بررسی عددی تأثیر زاویه پره های تنجار یک پرخوران بر عملکرد آن

نویسندگان

1 دانشگاه بزرگمهر قائنات

2 دانشگاه سیستان و بلوچستان

3 دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

افزایش توان، افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت موتورهای احتراق داخلی هم به جهت صرفه جویی و هم به منظور کاهش آلاینده­ها، کانون توجه تمامی خودروسازان می­باشد. از همین رو بهره­گیری از توربوشارژر، که با استفاده از انرژی گازهای خروجی به افزایش توان موتور در حجم ثابت کمک می­کند، بطور گسترده در صنعت خودروسازی مورد توجه قرار گرفته است به طوری که مطالعه و بررسی عملکرد توربوشارژرها مورد علاقه صنعت خودرو می­باشد. در کار حاضر تاثیرات تغییر زاویه پره‌های یک کمپرسور توربوشارژر بر عملکرد آن به کمک روش عددی مطالعه شده است. برای این منظور ابتدا هندسه‌ی پروانه و حلزونی کمپرسور توربوشارژر گرت T25 با استفاده از اسکن سه بعدی تعیین شده، و سپس در نرم افزار Ansys مدل می­گردد. نتایج بدست آمده نشان می­دهد که با افزایش و کاهش زاویه‌ی ورودی پره در لایه‌ی ریشه تغییر کمی در نسبت فشار کل کمپرسور مشاهده شد، در حالیکه افزایش این زاویه در لایه‌ی شرود به دلیل تاثیر بیشتر بر سرعت‌ها باعث افزایش انرژی انتقال داده شده به سیال می‌شود. با افزایش 9 درجه‌ای این زاویه در دبی جرمی kg/s 122/0، بازده‌ی آیزنتروپیک و نسبت فشار کل به ترتیب 67/1 و 7/1 درصد نسبت به کمپرسور اولیه افزایش می یابند. تغییر زاویه‌ی پرهی در خروجی بیشترین تاثیر را در عملکرد کمپرسور می‌‌گذارد با کاهش 9 درجه‌ای این زاویه در دبی جرمی kg/s 124/0 بازده‌ی آیزنتروپیک و نسبت فشار کل به ترتیب 12/1 و 43/3 درصد نسبت به کمپرسور اولیه افزایش می یابند. در نهایت با استفاده از زوایایی که در آن‌ها حداکثر بازده و نسبت فشار به ازای کمترین دبی جرمی، حاصل می‌شود، پروانه‌ای جدید طراحی گردید. نتایج حاصل از تحلیل کمپرسور نهایی نشان دهنده‌ی تغییر محدوده‌ی دبی جرمی کارکرد در مقایسه با کمپرسور اولیه می‌باشد. در دبی جرمی یکسان با کمپرسور اولیه، مقادیر متوسط بازده‌ی آیزنتروپیک و نسبت فشار کل کمپرسور نهایی به ترتیب 52/6 و 65/6 درصد و قدرت مصرفی کمپرسور 19/6 درصد افزایش می­یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical investigation of the effect of a turbocharger compressor blades angle on its performance

نویسندگان [English]

  • Mohammad hossein shafiei mayam 1
  • mohammad Adine beigi 2
  • Mohammad Mustafa ghafoorian 3
1
2
3
چکیده [English]

Power increase, efficiency improve and reduce of fuel consumption of internal combustion engines is a great technological interest. For this reason, turbochargers are widely used in the internal combustions engines nowadays. So, studying of the performance of turbochargers is focused in automotive industries. In the present paper, the effect of blades angle of a turbocharger compressor on its performance is studied numerically. First, the impeller geometry and volute geometry of Garrett T25 turbocharger compressor is acquired using 3D scanning, then it is modeled in CFX Ansys software. The results show that the performance of compressor is slightly changed when the blade angle is changed at the layer of hub inlet. On the other hand, the transferred energy to fluid is considerably increased when the blade angle is increased at the shroud. For the mass flow rate of 0.122 kg/s, the efficiency and total pressure ratio are increased up to 1.67 and 1.7 percent respectively when the blade angle is increased 9 degree at the shroud in comparison to the default compressor. The maximum impact on compressor performance is caused due to changing the angle of the outlet of blade. For mass flow rate of 0.124 kg/s, isentropic efficiency and total pressure ratio is increased 1.12 and 3.43 percents respectively when this angle is decreased 9 degree in comparison to the default compressor. Finally, a new impeller was designed in order to have maximum efficiency and maximum total pressure ratio using the acquired results. The results of the final compressor show a shifted of mass flow range in comparison to the main compressor. For the same mass flow rate, The mean values of isentropic efficiency and total pressure ratio of the final compressor are increased 6.52 and 6.65 percents respectively, while the input power is increased 6.19 percent related to the default compressor.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Centifuge compressor
  • impeller
  • Numerical investigation
  • Blades angle
  • modeling of flow