@article { author = {Valizadeh, Mohammad and Behnia, Mohsen and Shahrabi Farahani, Alireza and Khaledi, Hiwa}, title = {Numerical Analysis of the Effect of Natural Convection Heat Transfer on the Gas Turbine Axial Compressor Casing}, journal = {Amirkabir Journal of Mechanical Engineering}, volume = {52}, number = {4}, pages = {797-812}, year = {2019}, publisher = {Amirkabir University of Technology}, issn = {2008-6032}, eissn = {2476-3446}, doi = {10.22060/mej.2019.14621.5900}, abstract = {The distortion of the turbine casing in response to changes in pressure and temperature conditions takes place due to various reasons. Casing distortion decreases the efficiency by increasing the flow loss at the tip of blades and seals of the turbine. In this study, the effect of natural convection heat transfer on the compressor’s casing in gas turbine was investigated. For this purpose, the fluid  and solid domains were simultaneously and transiently analyzed by numerical method while applying different boundary conditions to a two-dimensional model. The results showed that due to natural convection, the temperature of the upper parts of the casing increased up to a certain time and then faced a fluctuating decrease, while the temperature of the lower parts generally decreases over time. Natural convection causes a considerable temperature difference in the casing at shutdown conditions. Also, flow turbulence in the fluid is high due to the high Rayleigh Number. Although the Rayleigh Number increases as the environment’s convection transfer coefficient raises, the temperature gradient between the upper and lower casing decreases locally. To reduce the casing distortion, practical solutions of adjusting the environment’s convection transfer coefficient, changing the logic of bleed valves, and improving casing insulation have been proposed.}, keywords = {Gas turbine,Axial compressor,casing,Natural convection}, title_fa = {تحلیل عددی اثر انتقال حرارت جابجایی آزاد بر پوسته کمپرسور محوری توربین گاز}, abstract_fa = {تغییر شکل پوسته توربین در پاسخ به تغییرات شرایط فشاری و دمایی به دلایل مختلفی به وجود می‌آید. با تغییر شکل پوسته، افت جریان در نوک پره‌ها و درزبندهای توربین افزایش یافته و بازده کاهش می‌یابد. در این تحقیق به بررسی اثر انتقال حرارت جابه‌جایی آزاد بر پوسته کمپرسور توربین گاز پرداخته شده است. بدین منظور محیط سیال و جامد به صورت همزمان به صورت گذرا با روش عددی با اعمال شرایط مرزی مختلف به یک مدل دو بعدی تحلیل شده است. نتایج نشان می‌دهد که در اثر جابه‌جایی آزاد، دمای نقاط بالایی پوسته تا یک زمان مشخص افزایش یافته و پس از آن به صورت نوسانی کم می‌شود. در حالی که دمای نقاط پایین در طول زمان به طور کلی کاهش می‌یابد. جابه‌جایی آزاد باعث ایجاد اختلاف دمای قابل توجهی در پوسته در شرایط خاموشی توربین می‌شود. همچنین با توجه به مقدار بالای عدد رایلی، آشفتگی جریان در سیال زیاد است. با این که با افزایش ضریب انتقال جابه‌جایی محیط عدد رایلی افزایش می‌یابد، گرادیان دمایی بین پوسته بالا و پایین به صورت موضعی کاهش می‌یابد. برای کاهش تغییر شکل پوسته راهکارهای عملی تنظیم ضریب انتقال جابه‌جایی محیط، تغییر لاجیک شیر تخلیه و بهبود عایق‌بندی پوسته ارائه شده است.}, keywords_fa = {توربین گاز,کمپرسور محوری,پوسته,جابجایی آزاد}, url = {https://mej.aut.ac.ir/article_3248.html}, eprint = {https://mej.aut.ac.ir/article_3248_9221812c295cae071a0580da8c9685ad.pdf} }