بهبود طراحی محفظه احتراق میکروتوربین گازی180-85 GTCP

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 دانشکده هوافضا، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری

3 دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در این مقاله، محفظه احتراق میکروتوربین گازی پرکاربرد 180-85 GTCP با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت مدل شده است. سپس پدیده احتراق به صورت سه بعدی و با استفاده از مدل غیر پیش آمیخته مورد بررسی قرار گرفته شده و با توجه به پروفیل دمای بدست آمده، این محفظه بهینه گردیده است. برای مدلسازی آشفتگی از مدل کا- اپسیلن قابل تحقق و برای به دست آوردن شدت تشعشع از مدل عرض گسسته استفاده شده است. سوخت اصلی که در حال حاضر در این نوع میکروتوربین استفاده می‌شود JP4  است. با توجه به اینکه این نوع سوخت از خارج از کشور وارد می‌شود و همچنین با توجه به آلودگی که این نوع سوخت ایجاد می‌کند، متان به عنوان یک سوخت در دسترس، پاک و ارزان می‌تواند یک جایگزین مناسب برای این به کارگیری در میکروتوربین مذکور باشد. هدف پژوهش حاضر نیز این بوده است که بدون تغییر در هندسه اصلی محفظه احتراق و دبی هوای ورودی به آن، با بدست آوردن یک هندسه و الگوی مناسب برای پاشش سوخت متان، یک شعله قابل قبول بدست آورده شده و سپس طراحی محفظه بهبود یابد. شعله به دست آمده برای سوخت در این تحقیق قابل قبول بوده و متوسط دمای گاز خروجی از محفظه احتراق متناسب با کارکرد میکروتوربین است. نتایج به دست آمده با داده های خروجی شبیه‌سازی همین محفظه با سوخت کروسین مقایسه شده است که بیانگر درصد خطای بسیار ناچیزی است. همچنین نتایج بدست آمده از بهبود طراحی محفظه احتراق که با ایجاد شیارهای شعاعی در ورودی اعمال شد، نشان می‌دهد که از میزان حرارت در قسمت اولیه محفظه که باعث آسیب این قسمت می‌شده، تا حد قابل توجهی کاسته شده است. این کاهش دما در این ناحیه باعث خواهد شد مشکلات عملی که طی کارکرد موتور به صورت ترک خوردگی جوش ها در بخش جلویی محفظه بروز می کند تا حد زیادی تقلیل یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Design Improvment of GTCP85-180 Micro Gas Turbine Combustor

نویسندگان [English]

  • M. Nosratollahi 1
  • M. Sedighi 2
  • S Velayatimehr 3
  • J. Pirkandi 1
1 Aaerospace Faculty, Malek Ashtar University of Technology
2 Aerospace Faculty, Sattari University of Science and Technology
3 Aaerospace Faculty, Malek Ashtar University of Technology
چکیده [English]

In this paper, combustion in a GTCP85-180 micro gas turbine combustor is simulated using ANSYS FLUENT in three dimensions by using non-premixed model and given temperature profile. In addition, the chamber is optimized. A Realizable k-ε model is used for turbulence modeling and DO model is used to obtain radiation intensity. The main fuel that is currently used in this type of micro turbine is JP4. Considering that this type of fuel is imported and also according to its pollution, methane as a more available as well as a clean and cheap fuel can be a viable alternative for this micro turbine. The main objective in this research is that without any changes in combustion chamber dimensions and inlet flow, besides achieving an appropriate pattern for methane injection as well as acceptable
flame, to attain the optimized chamber. The Flame obtained in this study was acceptable and average outlet temperature of the combustion chamber is proportional to the performance of micro turbine. The results were compared with simulation results for this chamber with kerosene fuel showing the very low percentage of error. The design improvement results show that the temperature in the primary zone of the chamber which causes damage to the parts, has been reduced significantly.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Auxiliary power unit
  • GTCP85-180 micro turbine
  • Combustion chamber
  • Design improvement

مراجع

[1] Y. Levy, V. Erenburg, Y. Goldman, V. Sherbaum, V.Ovcharenko, CFD Assisted Design of MICRO GT combustor, Faculty of Aerospace Engineering, Israel Institute of Technology, Haifa, 32000, (2009).
[2] A. Guessab, A. Aris, T. Benabdallah, N Chami, Effect of Fuels on Gas Turbine Can-Type Combustor using CFD Code, Applied Numerical Mathematics and Scientific Computation, ISBN, (2014) 9781-61804-253-8.
[3] M. Aligoodarz, Numerical simulation of SGT-600 gas turbine combustor and flow field under operation condition, Journal of Modeling in Engineering, 10 (31)(2013) 25-35.
[4] M. Aghnia, M. Sedighi, Identify defects and optimize Micro-turbine combustion chamber numerically, Master’s Thesis in aerospace engineering, satari University of Science and Technology, (2014).
[5] ANSYS® Workbench 2.0 FrameworkTM,14.0.0, (2011) SAS IP, Inc
[6] Z. Orshesh, Numerical Study of Oxygen Enrichment on NO Pollution Spread in a Combustion Chamber, World Academy of Science, Engineering and Technology, (2012).
[7] T.H. Shih, W.W. Lion, A. Shabbir, Z. Yang, J. Zhu, A New k-ε Eddy-Viscosity Model for High Reynolds Numerical Turbulent Flows-Model Development and Validation Computers Fluids, (1995) 227-238.
[8] H. Zeinivand, Investigation of reactive two phase flow behavior in a RQL combustor, fifth fuel and Combustion Conference of Iran, Iran University of Science and Technology, (2013).
[9] M. Sedighi, M. Aghnia, V. Neisi, Numerical analysis of change Can-type Micro turbine’s combustor to annulartype, Thirteenth Conference of Iranian Aerospace Society, Tehran university, (2013).
[10] T.O. 2G-GTCP85-23, Maintenance Instruction Technical Manual , USAF Series 197.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 49، شماره 3
آبان 1396
صفحه 635-642

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار