کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی ترجمه فارسی نسخه تمام متن
4991829 1457116 2017 10 صفحه PDF 29 صفحه WORD دانلود کنید
عنوان انگلیسی مقاله
On the performance simulation of inter-stage turbine reheat
ترجمه فارسی عنوان
شبیه‌سازی عمکرد بازگرمایش بین‌مرحله‌ای توربین
کلمات کلیدی
توربین گازی، شبیه‌سازی، میان‌توربینی، میان‌مرحله‌ای، بازگرمایش، مدل‌سازی عملکرد، موتور هواپیما، موتور صنعتی
فهرست مطالب مقاله
چکیده

کلمات کلیدی

1.    آشنایی

2.    تئوری/محاسبات

2.1.    ترمودینامیک توربین DP

شکل 1 . موتور توربوجت حاوی ITR

شکل 2. نقشه‌های بخش انبساط بدون بازگرمایش

شکل 3. نقشه‌های بخش انبساط با بازگرمایش

2.2.    ترمودینامیک توربین OD

2.3.    محاسبه‌ی عددی شرایط خارج از طراحی

شکل 4 . مشخصات نقطه عملیات با دو حدس

3.    نتایج و بررسی آن‌ها

3.1.    تایید روش

جدول 1. پارامتر نقطه‌ی طراحی موتور برای مثال اعتبارسنجی

جدول 2. اختلاف نسبی عملکرد خارج از طراحی (GasTurb برنامه‌ی مبنا است)

3.2.    نوسان اختلاف کار توربین در OD

شکل 5 . آرایش جریان خنک‌کننده برای حالت دوم

جدول 3 . پارامتر DP برای توربوجت

شکل 6. TWS در OD برای چهار حالت نمونه

شکل 7. فلوچارت برای یک محاسبه OD  یک توربوجت حاوی ITR. اعداد روی پیکان‌ها نشان‌دهنده‌ی ترتیب ورودی/خروجی درهر مرحله از محاسبات است.

جدول 4 . حدس‌ها و چک‌ها برای محاسبه OD یک توربوجت دارای ITR

شکل 8 . GasTurb درمقابل TURBOMATCH. نقشه‌ی کمپرسور 

شکل 9. GasTurb درمقابل TURBOMATCH . نقشه توربین1

شکل 10. GasTurb  درمقابل TURBOMATCH. نقشه توربین2

5.    نتیجه‌گیری

 
ترجمه چکیده
خیلی از محققین به پیاده‌سازی بازگرمایش موتورهای هواپیماییِ دارای نسبت کنارگذر بالا، به عنوان روشی برای بهبود عملکرد موتور اشاره کرده اند. هدف از «بازگرمایش میان‌مرحله‌ای توربین» (ITR) در موتورهای هواپیمایی غیرنظامی، برخلاف پس‌سوز های نظامی، این است که مصرف ویژه‌ی سوخت (SFC) کاهش یابد. برای به‌حداکثر رساندن مزایای این روش، باید یک محفظه‌ی احتراق ثانویه در یکی از مراحل اولیه‌ی فرایند انبساط، مثلا بین مرحله‌ی اول و دوم توربین پرفشار (HPT)، تعبیه شود. طراحی چرخه‌ی فوقْ نیازمند شبیه‌سازی دقیق دو یا چند مرحله از توربین روی یک محور است. می‌توان یک (پارامتر برای) نسبت اختلاف کار توربین (TWS) بین مراحل توربین تعریف کرد و به کمک آن عملکرد نقطه‌ی طراحی (DP) را به راحتی ارزیابی نمود. با این حال شبیه‌سازی عملکرد نقاط عمیاتیِ خارج از طرح (OD) مستلزم آن است که ابتدا پارامتر TWS را برای هر مرحله‌ی OD محاسبه کنیم؛ برای این کار باید رفتار ترمودینامیکی هر مرحله‌ی توربین، که در نقشه‌ی هرکدام مشخص شده است، را لحاظ نمود. درحال حاضر هیچ گونه راه‌حل تحلیلی کلی‌ای برای مسئله‌ی فوق وجود ندارد. در این مقاله، یک روش تحلیلی ارائه داده ایم که می‌توان ITR را به کمک آن در DR و OD شبیه‌سازی کرد. نتایج ما توافق بسیار خوبی با نتایج یک برنامه‌ی متن بسته ی شرکتی دارد؛ تفاوت نتایج بین صفر تا 3.48% است و این اختلاف را به مدل‌های مختلف گازِ اعمال‌شده در این برنامه ها نسبت می‌دهند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی شیمی جریان سیال و فرایندهای انتقال
چکیده انگلیسی


- An innovative gas turbine performance simulation methodology is proposed.
- It allows to perform DP and OD performance calculations for complex engines layouts.
- It is essential for inter-turbine reheat (ITR) engine performance calculation.
- A detailed description is provided for fast and flexible implementation.
- The methodology is successfully verified against a commercial closed-source software.

Several authors have suggested the implementation of reheat in high By-Pass Ratio (BPR) aero engines, to improve engine performance. In contrast to military afterburning, civil aero engines would aim at reducing Specific Fuel Consumption (SFC) by introducing 'Inter-stage Turbine Reheat' (ITR). To maximise benefits, the second combustor should be placed at an early stage of the expansion process, e.g. between the first and second High-Pressure Turbine (HPT) stages.The aforementioned cycle design requires the accurate simulation of two or more turbine stages on the same shaft. The Design Point (DP) performance can be easily evaluated by defining a Turbine Work Split (TWS) ratio between the turbine stages. However, the performance simulation of Off-Design (OD) operating points requires the calculation of the TWS parameter for every OD step, by taking into account the thermodynamic behaviour of each turbine stage, represented by their respective maps.No analytical solution of the aforementioned problem is currently available in the public domain. This paper presents an analytical methodology by which ITR can be simulated at DP and OD. Results show excellent agreement with a commercial, closed-source performance code; discrepancies range from 0% to 3.48%, and are ascribed to the different gas models implemented in the codes.

ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Applied Thermal Engineering - Volume 113, 25 February 2017, Pages 544-553
نویسندگان
, , , ,