پروژه توربو ماشین ها پژوهش کامل در حوزه مکانیک می باشد و در 2 فصل تنظیم شده است. شما میتوانید فهرست مطالب پروژه را در ادامه مشاهده نمایید.

پروژه بصورت فایل قابل ویرایش ورد(WORD) در 101 صفحه برای رشته های مکانیک در پایین همین صفحه قابل دانلود میباشد. شایسته یادآوری است که پروژه از ابتدا تا پایان ویرایش وتنظیم , سکشن بندی (section) ، نوشتن پاورقی (Footnote) و فهرست گذاری اتوماتیک کامل شده وآماده تحویل یا کپی برداری از مطالب مفید آن است.

مقدمه

در طراحی کنونی توربو ماشین ها، و بخصوص برای کاربردهای مربوط به موتورهای هواپیما، تاکید اساسی بر روی بهبود راندمان موتور صورت گرفته است. شاید بارزترین مثال برای این مورد، «برنامه تکنولوژی موتورهای توربینی پر بازده مجتمع» باشد که توسط NASA و DOD حمایت مالی شده است.

هدف IHPTET، رسیدن به افزایش بازده دو برابر برای موتورهای توربینی پیشرفته نظامی، در آغاز قرن بیست و یکم می باشد. بر حسب کاربرد، این افزایش بازده از راههای مختلفی شامل افزایش نیروی محوری به وزن، افزایش توان به وزن و کاهش معرف ویژه سوخت بدست خواهد آمد.

وقتی که اهداف IHPTET نهایت پیشرفت در کارآیی را ارائه می دهد، طبیعت بسیار رقابتی فضای کاری کنونی، افزایش بازده را برای تمام محصولات توربو ماشینی جدید طلب می کند. به خصوص با قیمتهای سوخت که بخش بزرگی از هزینه های مستقیم بهره برداری خطوط هوایی را به خود اختصاص داده است، SFC، یک فاکتور کارایی مهم برای موتورهای هواپیمایی تجاری می باشد.

اهداف مربوط به کارایی کلی موتور، مستقیما به ملزومات مربوط به بازده آیرودینامیکی مخصوص اجزاء منفرد توربو ماشین تعمیم می یابد. در راستای رسیدن به اهداف مورد نیازی که توسط IHPTET و بازار رقابتی به طور کلی آنها را تنظیم کرده اند، اجزای توربو ماشینها باید به گونه ای طراحی شوند که پاسخگوی نیازهای مربوط به افزایش بازده، افزایش کار به ازای هر طبقه، افزایش نسبت فشار به ازای هر طبقه، و افزایش دمای کاری، باشند.

بهبودهای چشمگیری که در کارایی حاصل خواهد شد، نتیجه ای از بکار بردن اجزایی است که دارای خواص آیرودینامیکی پیشرفته ای هستند. این اجزا دارای پیچیدگی بسیار بیشتری نسبت به انواع قبلی خود هستند که شامل درجه بالاتر سه بعدی بودن، هم در قطعه و هم در شکل مسیر جریان می باشد.

میدان های جریان مربوط به این اجزا نیز به همان اندازه پیچیده و سه بعدی خواهد بود. از آنجایی که درک رفتار پیچیده این جریان، برای طراحی موفق چنین قطعاتی حیاتی است، وجود ابزارهای تحلیلگر کارآتری که از دینامیک سیالات محاسباتی بهره می برند، در پروسه طراحی، اساسی می باشد.

در گذشته، طراحی قطعات توربو ماشین ها با استفاده از ابزارهای ساده ای که بر اساس مدلهای جریان غیر لزج دو بعدی بودند کفایت می کرد. اگرچه با روند کنونی به سمت طراحی ها و میدانهای جریان پیچیده تر، ابزارهای پیشین دیگر برای تحلیل و طراحی قطعات با تکنولوژی پیشرفته مناسب نیستند. در حقیقت جریان هایی که با این قطعات برخورد می کنند، به شدت سه بعدی، ویسکوز، مغشوش و اغلب با سرعت ها ، در حد سرعت صوت می باشند. این جریان های پیچیده، قابل فهم و پیش بینی نیستند، مگر با بکار بردن تکنیک های مدلسازی که به همان اندازه پیچیده هستند. برای پاسخگویی به نیاز طراحی چنین قطعاتی، ابزارهای CFD پیشرفته ای لازم است که قابلیت تحلیل جریانهای سه بعدی، لزج و در محدوده صوتی، مدل سازی اغتشاش و انتقال حرارت و برخورد با پیکربندی های هندسی پیچیده را داشته باشد. علاوه بر این، جریانهای گذرا (ناپایا) و تعامل ردیفهای چندگانه تیغه ها باید مورد ملاحظه قرار گیرد.

هدف این فصل این است که بازنگری مختصری از مشخصات جریان در انواع مختلف قطعات توربوماشینها ارائه داده و نیز خلاصه ای از قابلیتهای تحلیلی CFD که مورد نیاز برای مدل کردن چنین جریانهایی هستند را بیان کند.

این باید به خواننده، درک بهتری در مورد تاثیر جریان بر طراحی چنین اجزایی و میزان کارایی مدل سازی مورد نیاز برای آنالیز اجزاء بدهد. تمرکز بر روی کاربردهای موتورهای هواپیما خواهد بود، ولی دهانه های ورودی، نازل ها و محفظه های احتراق مورد توجه خواهند بود. به علاوه یک بررسی از هر دو گرایش طراحی قطعات و ابزارهای تحلیل CFD را شامل می شود. به علت پیچیدگی این موضوعات، تنها یک بحث گذرا ارائه خواهد شد. اگرچه مراجع فراهم شده اند تا به خواننده اجازه دهد این مباحث را با جزئیات بیشتر جستجو کند.

فهرست مطالب

فصل اول ، دینامیک سیالات در توربو ماشین ها

1-1- مقدمه. 2

1-2- ویژگی های میدان های جریان در توربو ماشین ها3

1-3- ویژگی های اساسی جریان.. 3

1-4- جریان در دستگاه های تراکمی.. 5

1-5- جریان در فن ها و کمپرسورهای محوری.. 5

1-6- جریان در کمپرسورهای سانتریفوژ. 9

1-7- جریان در سیستم های انبساطی.. 12

1-8- جریان در توربین های محوری.. 12

1-9- جریان در توربین های شعاعی.. 20

1-10- مدل سازی میدان های جریان توربو ماشین.. 22

1-11- مراحل مختلف مدل سازی مرتبط با فرآیند طراحی.. 22

1-12- مدل سازی جریان برای پروسس طراحی ابتدایی.. 23

1-13- مدل سازی جریان برای پروسس طراحی جزء به جزء. 24

1-14 قابلیت های حیاتی برای تجهیزات آنالیز جریان در توربو ماشی ها24

1-15- مدل سازی فیزیک جریان.. 26

1-16- معادلات حاکم و شرایط مرزی.. 26

1-17- مدل سازی اغتشاش و انتقال.. 28

1-18- تحلیل ناپایداری و اثر متقابل ردیف پره ها31

1-19- مدل سازی هندسی.. 35

فصل دوم ، عملکرد ابزار تحلیلی

2-1- مقدمه. 40

2-2- ملاحظات مربوط به قبل و بعد از فرآیند. 41

2-3- انتخاب ابزار تحلیلی.. 44

2-4- مسیرهای پیش رو در طراحی قطعه. 45

2-5- آزمون های کارایی آئرودینامیکی.. 49

2-6- تست عملکرد اجزا50

2-7- تاثیر خصوصیات عملکردی بر روی بازده. 52

2-8- عدد رینولدز. 54

2-9- تست عملکرد توربو ماشین ها54

2-10- روش تست کردن.. 55

2-11- اطلاعات عملکردی مورد نیاز. 55

2-12- اندازه گیری های مورد نیاز. 55

2-13- اندازه گیری فشار کل.. 58

2-14- اندازه گیری های فشار استاتیک... 63

2-15- اندازه گیری های درجه حرارت کل.. 64

2-16- بررسی های شعاعی.. 65

2-17- Rakeهای دنباله. 67

2-18- سرعت های چرخ روتور. 68

2-19- اندازه گیری های گشتاور. 69

2-20- اندازه گیری های نرخ جریان جرم. 69

2-21- اندازه گیری های دینامیکی.. 70

2-22- شرایط محیطی.. 71

2-23- سخت افزار تست... 71

2-24- نیازهای وسایل.. 74

2-25- ابزارآلات بازده. 75

2-25-1- اندازه گیری های فشار. 75

2-25-2- اندازه گیری های دما77

2-25-3- اندازه گیری های زاویه جریان.. 79

2-26- روش های تست و جمع آوری اطلاعات.. 81

2-26-1- پیش آزمون.. 81

2-26-2- فعالیت های روزانه قبل از آزمون.. 81

2-26-3- در طی آزمون.. 82

2-27- تحلیل و کاهش اطلاعات.. 83

2-28- دبی اصلاح شده. 84

2-29- پارامترهای بازده. 84

2-30- نقشه های کارایی.. 86

2-31- مشخص کردن حاشیه استال.. 86

مراجع.. 88

فهرست شکل ها

شکل2-1- نقشه یک کمپرسور تیپیکال. 51

شکل2-2- نقشه یک توربین تیپیکال. 52

شکل2-3- شکل های صفحات بی نظمی کلاسیک.. 53

شکل2-4- کار گذاشتن ابزار testrig. 56

شکل2-5- rake غوطه ور شعاعی. 59

شکل2-6- جهت rake ورودی تیپیکال. 59

شکل2-7- جاگیری rake خروجی. 61

شکل2-8- نحوه توزیع سنسور رادیال. 62

شکل2-9- موقعیت شیر فشار استاتیک rake غوطه ور63

شکل2-10- پیکربندی لوله پیتوت استاتیک.. 64

شکل2-11- حساسیت کارایی. 64

شکل2-12- (a): پروفیل فشار شعاعی. 66

شکل2-12- (b): پروفیل زاویه جریان شعاعی. 66

شکل2-13- پیکربندی پروب کبرا67

شکل2-14- پیکربندی rake دنباله. 68

شکل2-15- پروفیل فشار کلی ریک دنباله. 68

شکل2-16- ترسیم های فشار نوک پره70

شکل2-17- ترسیم های فشار ناپایدار نوک پره71

شکل2-18- شماتیک test rig تیپیکال. 72

شکل2-19- مقاومت جریان پایین دست.. 73

شکل2-20- شیر فشار استاتیک دیوار76

شکل2-21- شکل پروب فشار impact77

شکل2-22- حسگر kiel فشار کل. 78

شکل2-23- حسگرهای دما79

شکل2-24- حسگرهای جهت جریان دو بعدی تیپیکال. 80

شکل2-25- پروب هرمی. 80

شکل2-26- حاشیه استال سرعت ثابت.. 87

شکل2-27- حاشیه استال دبی ثابت.. 87