1
کارشناس، دانشکده انرژی های تجدیدپذیر، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران
2
استادیار، دانشکده انرژی های تجدیدپذیر، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران
10.22034/joae.2023.364648.1137
چکیده
در یک موتور توربین گازی، دو پارامتر رانش و مصرف سوخت ویژه از اهمیت به‌سزایی برخوردارند. در راستای تامین رانش بیشتر و مصرف سوخت ویژه‌ی بهینه‌تر، طراحی اصولی اجزای مختلف موتور ضروری است. در این مقاله، برای یک موتور توربوفن تک محوره‌ی جریان مخلوط با نسبت کنارگذری پایین، تاثیر تغییرات سطح مقطع شیپوره بر خطوط عملکردی اجزای دوار موتور شامل منحنی‌های مشخصه فن، کمپرسور و توربین بررسی شده‌است. به‌این‌منظور یک مدل‌سازی صفربعدی از موتور در محیط نرم‌افزار GasTurb انجام گرفته و سطح مقطع شیپوره در 6 حالت به مقدار 5±، 10± و 15± درصد نسبت به نقطه طرح تغییر کرده‌است. در همه حالت‌ها، دمای ورودی به روتور توربین و دور به عنوان قیدهای طراحی بر حداکثر مقدار خود محدود شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که هر تغییری در سطح مقطع شیپوره، باعث کاهش نیروی رانش خالص موتور خواهد شد. از طرفی دیگر با کاهش سطح مقطع شیپوره، خطوط عملکردی فن و کمپرسور به خط سرج نزدیکتر می‌شوند و حاشیه امن آن‌ها کاهش می‌یابد. این در حالی است که با افزایش سطح مقطع شیپوره، حاشیه امن فن و کمپرسور افزایش می‌یابد. همچنین تغییرات مصرف سوخت ویژه با تغییرات سطح مقطع خروجی شیپوره، نسبت عکس دارد.
[1] A. F. ElSayed, Aircraft Propulsion and Gas Turbine Engines, 2th ed. Boca Raton: CRC Press, 2008.
[2] H. Gong, "Numerical study of jet noise generated by turbofan engine nozzles equipped with internal forced lobed mixers using the lattice boltzmann method", M.S. thesis, Dept. Mech. Eng., McGill Univ., Montreal, Canada, 2013.
[3] J. Kurzke and I. Halliwell, Propulsion and Power (An Exploration of Gas Turbine Performance Modeling): Springer, 2018.
[4] J. Wachter and F. Ko¨ pf, "Advanced Exhaust Performance Modelling of Mixed Turbofan Engines: Less is More," in Turbo Expo: Power for Land, Sea, and Air 2009, Vol. 48821, pp. 155-164.
[5] M. UIF, "The benefits of variable area fan nozzles on turbofan engines," in 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, 2011, pp. 226.
[6] B. Sankar, G. Gouda, V. Iyengar and J. Soumendu, "Study of design modification effects through performance analysis of a legacy gas turbine engine," Journal of Aerospace Technology and Management, Vol. 12, 2020.
[7] R. H. Sundararaj, T. C. Sekar, R. Arora and A. Kushari, "Effect of nozzle exit area on the performance of a turbojet engine," Aerospace Science and Technology, Vol. 116, 2021.
[8] R. H. Sundararaj, T. C. Sekar, R. Arora, A. N. Rao and A. Kushari, "Performance simulation of an engine retrofitted with thrust vectoring capabilities," in Gas Turbine India Conference 2019, Vol. 83532, pp. V002T009A007.
[9] A. Gharbi, "Dynamic Simulation of a Turbofan Engine", M.S. thesis, Dept. Aerospace. Eng., Amirkabir Univ. of Technology, Tehran, Iran, 2008. (inPersian)
[10] S. Jafari panah, "Modeling And Functional characteristics Analysis of a Light Aircraft Engine (SATS)", M.S. thesis, Dept. of Aerospace. Eng., Tarbiat Modares Univ., Tehran, Iran, 2012. (inPersian)
[11] S. L. Dixon and C. A. Hall, Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery, 7th ed.: Elsevier, 2014.
[12] S. Farokhi, Aircraft Propulsion, 2th ed.: Wiley, 2014.
مستخدمین حسینی, ستاره, & حمزه‌زاده, مرتضی. (1402). تاثیر اندازه قطر خروجی شیپوره یک موتور توربو فن تک محوره جریان مخلوط بر عملکرد آن. نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی, 25(2), 68-84. doi: 10.22034/joae.2023.364648.1137
MLA
ستاره مستخدمین حسینی; مرتضی حمزه‌زاده. "تاثیر اندازه قطر خروجی شیپوره یک موتور توربو فن تک محوره جریان مخلوط بر عملکرد آن". نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی, 25, 2, 1402, 68-84. doi: 10.22034/joae.2023.364648.1137
HARVARD
مستخدمین حسینی, ستاره, حمزه‌زاده, مرتضی. (1402). 'تاثیر اندازه قطر خروجی شیپوره یک موتور توربو فن تک محوره جریان مخلوط بر عملکرد آن', نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی, 25(2), pp. 68-84. doi: 10.22034/joae.2023.364648.1137
VANCOUVER
مستخدمین حسینی, ستاره, حمزه‌زاده, مرتضی. تاثیر اندازه قطر خروجی شیپوره یک موتور توربو فن تک محوره جریان مخلوط بر عملکرد آن. نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی, 1402; 25(2): 68-84. doi: 10.22034/joae.2023.364648.1137
)
