عنوان

بررسی عددی دینامیک گردابه های لبه در پایین دست یک پره با زاویه های مختلف پره نسبت به جهت جریان سیال

پ۲۵۱۵۵

per

بررسی عددی دینامیک گردابه های لبه در پایین دست یک پره با زاویه های مختلف پره نسبت به جهت جریان سیال

علی رهبر

پردیس بین المللی ارس

۱۴۰۰

۱۰۳ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

مکانیک تبدیل انرژی

۱۴۰۰/۰۶/۲۸

در این پایان نامه کارشناسی ارشد، یک تحقیق عددی در مورد پدیده ی گردابه ی لبه انجام شده است، پدیده ی گردابه ی لبه پدیده ای بسیار مهم است که در اکثر جریان های سیال که از روی یک سطح تخت ، یک هوابر، یک پروفیل خمیده یا یک پره، عبور میکند، ممکن است اتفاق بیفتد. این پدیده اگر در یک پمپ یا توربین محوری یا توربین کاپلان اتفاق بیافتد، از آنجایی که در ناحیه ی مرکزی گردابه بیشترین سرعت و کمترین فشار را داریم لذا ممکن است به پدیده ی کاویتاسیون منجر گردد، که آن را کاویتاسیون گردابه ی لبه یا کاویتاسیون نوک در پمپ ها و توربین های محوری یا توربین های کاپلان می نامند. این تحقیق به صورت اعم و در یک محیط گازی صورت گرفته است، که گاز مورد نظر هوا در نظر گرفته شده است، با استفاده از نرم افزار Ansys-Fluent گردابه لبه در عبور یک جریان گاز از روی یک لبه ی سطح تخت در زوایای مختلف پره انجام گردیده است، از یک اختلاف فشار در ورودی و خروجی جریان در داخل کانال استفاده شده است، لذا تاثیر اختلاف فشار استاتیک دو طرف تیغه در رفتار دینامیک جریان سیال مورد مطالعه قرار گرفته است، نتایج این تحقیق نشان می دهد که وقتی یک جریان سیال صفحه ای از فاصله ی لقی بین لبه ی یک تیغه و یک دیواره عبور می کند، اگر چگالی سیال جریان صفحه ای و چگالی سیال ساکن در پایین دست آن باهم برابر یا حدودا برابر باشند، به علت مقاومت سیال ساکن در مقابل حرکت جریان سیال صفحه ای یک گردابه در پایین دست تیغه و در نوک جریان صفحه ای ایجاد میگردد که قدرت و رفتار دینامیکی این گردابه بستگی به هندسه ی لبه ی تیغه و اختلاف فشار استاتیک بین دو طرف تیغه و همچنین زوایای مختلف پره دارد، در این تحقیق دینامیک گردابه هاي لبه که در هنگام عبور جریان سیال از فاصله لقی بالاي یک پره و دیواره بالایی آن در پایین دست پره ایجاد می شود مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد، روش تحقیق عددي بوده و از نرم افزار Ansys-Fluent براي شبیه سازي عددي گردابه هاي لبه در پایین دست پره استفاده خواهد شد، پره در یک کانال مستطیلی شكل قرار گرفته است. ارتفاع کانال ۱۰ سانتی متر بوده و عرض کانال ۲۰ سانتی متر می باشد، همچنین ارتفاع پره ۹.۸ سانتی متر بوده و عرض آن نیز ۲۰ سانتی متر می باشد. لذا یک فاصله لقی به اندازه ۲ میلی متر در بالاي پره وجود دارد. پره در ۹ حالت مختلف با زاویه هاي مختلف ( صفر درجه، ۵ درجه، ۱۰ درجه، ۱۵ درجه، ۲۰ درجه، ۵- درجه، ۱۰- درجه، ۱۵- درجه و ۲۰- درجه) نسبت به جهت عمود بر جهت اصلی جریان سیال در نظر گرفته می شود. فشار در بالادست پره ۱.۴ اتمسفر بوده و در پایین دست پره برابر با ۱ اتمسفر می باشد. دینامیک گردابه هاي لبه که در پایین دست پره ایجاد می شوند در حالت هاي مختلاف مورد بررسی قرار گرفته و با هم مقایسه خواهند شد

In this master thesis, a numerical research has been done on the edge vortex phenomenon. The edge vortex phenomenon is a very important phenomenon that in most fluid flows from a flat surface, an airfoil, a curved profile Or a blade passes through, it may happen, If this phenomenon occurs in a pump or axial turbine or Kaplan turbine, since we have the highest velocity and the lowest pressure in the central region of the vortex, it may lead to the cavitation phenomenon, which is called edge vortex cavitation or tip cavitation. In axial pumps and turbines or Kaplan turbines are called. This research has been done in general and in a gaseous environment, where the desired gas is considered to be air, using Ansys-Fluent edge vortex software in passing a gas stream over a flat surface edge at different angles. The blade is done, a pressure difference at the inlet and outlet of the flow inside the channel is used, so the effect of static pressure difference between the two sides of the blade on the dynamic behavior of the fluid flow has been studied, the results show that when a fluid flow A plate passes through the loose distance between the edge of a blade and a wall. If the density of the plate flow fluid and the density of the static fluid downstream are equal or approximately equal, due to the resistance of the static fluid to the motion of the plate fluid flow. A vortex is created downstream of the blade and at the tip of the plate flow. The strength and dynamic behavior of this vortex depends on the geometry of the blade edge and the static pressure difference between the two sides of the blade as well as the different angles of the blade, In this research, the dynamics of edge vortices that occur when the fluid flow passes through the clearance distance above a blade and its upper wall at downstream of the blade is studied. The research method is numerical and Ansys-Fluent software will be used for numerical simulation of edge vortices at downstream of the blade. The blade is located in a rectangular channel. The height of the canal is 10 cm and the width of the canal is 20 cm. Also, the height of the blade is 9.8 cm and its width is 20 cm. Therefore, there is a gap of 2 mm above the blade. The blade in 9 different positions with different angles (zero degree, 5 degree, 10 degree, 15 degree, 20 degree, 5 degree, 10 degree, 15 degree and 20 degree) relative to the direction perpendicular to the main direction of fluid flow Considered to be , The upstream pressure of the blade is 1.4 atmospheres and downstream the blade is equal to one atmosphere. The dynamics of the edge vortices generated downstream of the blade will be studied and compared in different modes

Numerical investigation on the dynamics of tip vortices at the downstream of a blade with different angles between the blade and the fluid flow

‏ رهبر،

‏‏ علی

تهيه کننده

‏شروانی تبار،

احقاقی،

‏ محمدتقی

‏ میربیوک

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز