توضیحات
پروژه شبیه سازی جریان گذرنده از رتور و استاتور فن محوری در موتور توربوفن در نرم افزار انسیس فلوئنت ANSYS Fluent
فن نوعی از توربو ماشین ها است که از آنها با هدف افزایش انرژی جنبشی سیال و در نهایت تبدیل انرژی جنبشی به فشار، در صنایع و تجهیزات مختلف استفاده می گردد. سیال عامل در فن یا کمپرسور از نوع تراکم پذیر و معمولا هوا است. فن ها براساس نحوه ورود و خروج هوا به دو نوع محوری و گریز از مرکز دسته بندی می شوند. جریان در فن های گریز از مرکز به صورت محوری وارد و به صورت شعاعی خارج می شود. این نوع از فن ها بیشتر در تجهیزات تهویه و تبرید مورد استفاده قرار می گیرند. نوع محوری فن ها که جریان به صورت محوری وارد و به صورت محوری یا چرخشی (بستگی به پره های راهنمای خروجی یا استاتور دارد) خارج می گردد، در انواع برج های خنک کننده، تونل های باد و موتورهای هوایی کاربرد دارند.
شکل نمونه ای از فن گذرصوت مورد استفاده در موتور توربوفن.
اساس کار فن یا کمپرسور محوری:
فن مورد استفاده در دهانه ورودی موتورهای توربوفن از نوع محوری است. این نوع از فن ها دارای دو جزء اصلی رتور و استاتور با وظایف مشخص و جداگانه ای هستند. رتور از پره های متحرکی تشکیل شده است که وظیفه اصلی آنها انتقال انرژی جنبشی به سیال و تا حدودی تبدیل این انرژی به فشار سکون است. توان لازم برای به حرکت در آمدن رتور توسط توربین فشار پایینی که در آخرین طبقه توربین موتور توربوفن قرار گرفته است، تامین می گردد. به عبارتی می توان گفت که این دو عضو با همدیگر وصل شده و با سرعت دورانی یکسانی می چرخند. در شکل زیر می توان رتور یک فن محوری را مشاهده کرد.
جزء دیگر فن، قسمت استاتور آن است که در قسمت خروجی رتور نصب می گردد. هدف از نصب چنین پره هایی تبدیل انرژی جنبشی به فشار (در نتیجه کاهش تلفات ناشی از سرعت و اصطکاک) و همچنین تغییر جهت سیال خروجی به زاویه ای مناسب برای ورود به کمپرسور در طبقات بعدی است. این پره ها با کاهش زاویه ی جریان در جهت محوری، و تبدیل سرعت به فشار موجب کاهش تلفات ناشی از سرعت بالای سال و اصطکاک می شوند. این کار باعث به وجود آمدن شیب مثبت فشار در طول طبقات می گردد. نمونه ای از این پره ها در شکل زیر نشان داده شده است. گاهی اوقات به دلایلی از جمله کاهش بارگذاری و کاهش پیچش پره از این پره های ثابت در ورودی رتور استفاده می کنند و با این کار به جریان هوای ورودی به رتور زاویه ای مناسب می دهند، که در این حالت به آنها پره های راهنمای ورودی می گویند.
شکل روتور یک فن محوری.
شکل پره های استاتور یا راهنمای خروجی در فن محوری.
شرح پروژه:
در این پروژه شبیه سازی جریان گذرنده از رتور و استاتور فن محوری در موتور توربوفن در نرم افزار انسیس فلوئنت ANSYS Fluent انجام شده است.
هندسه مسئله:
هندسه مسئله در نرم افزار انسیس دیزاین مدلر(ANSYS Design Modeler) ترسیم شده است.
شبکه و مش:
شبکه و مش در نرم افزار انسیس مشینگ(ANSYS Meshing) تولید شده است.
شبیه سازی:
شبیه سازی در نرم افزار انسیس فلوئنت انجام شده است.
حلگر:
حلگر فشار مبنا استفاده شده است.
مدل لزجت:
مدل آشفتگی دو معادله ای k-w SST استفاده شده است.
نمونه نتایج شبیه سازی:
