Ανάπτυξη Μεθόδου Δημιουργίας Χαρτών Πολυβάθμιου Αξονικού Συμπιεστή με Μονοδιάστατη Ανάλυση και Χρήση Βασικών Γεωμετρικών Μεγεθών - Μακρυγιάννης, Νικόλαος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Θερμικών Στροβιλομηχανών, 2015)
Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας μεθόδου παραγωγής χαρτών πολυβάθμιου αξονικού συμπιεστή με χρήση ελάχιστων δεδομένων, συγκεκριμένα διαθέτοντας μια αξονική τομή του συμπιεστή και το σημείο σχεδίασής του. Για το σκοπό αυτό αναπτύχθηκε κατάλληλο λογισμικό το οποίο βασίζεται στις αρχές της αντίστροφής σχεδίασης και με δεδομένα τ η γεωμετρία του καναλιού της ροής του συμπιεστή, το σημείο σχεδίασης και την κατανομή φόρτισης ανά βαθμίδα υπολογίζει όλα τα με γέθη της ροής . Επιπλέον, με χρήση ημιεμπειρικών σχέσεων απωλειών υπολογίζ ει πλήρως τα γεωμετρικά μεγέθη τω ν πτερυγώσεων του συμπιεστή . Τα μεγέθη αυτά στη συνέχεια χρησιμοποιούνται σαν είσοδος σε λογισμικό παραγωγής χαρτών το οποίο έχει αναπτυχθεί από το Εργαστήριο Θερμικών Στροβιλομηχανών. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν δύο τέτοια λογισμικά. Το πρώτο κάνει χρήση μονοδιάστατης ανάλυσης της ροής και ημιεμπειρικών σχέσεων απωλειών, ενώ χρειάζεται πλήρη γεωμετρία του καναλιού της ροής και των πτερυγώσεων του σ υμπιεστή. Το δεύτερο βασίζεται στη μέθοδο συσσώρευσης β αθμίδων λαμβάνοντας ως δεδομένα την γεωμετρία του καναλιού της ροής, γενικευμένες αδιάστατες χαρακτηριστικές βαθμίδ ας και τις αδιάστατες παραμέτρους παροχής, φόρτισης και βαθμού απόδοσης στο σημείο σχε δίασης. Η προτεινόμενη μέθοδος αρχικά εφαρμόζεται σε συμπιεστή του οποίου τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά είναι πλήρως γνωστά, ενώ δεδομένοι είναι και οι χάρτες του. Με την εφαρμογή αυτή δίνεται η δυνατότητα του ελέγχου της αξιοπιστίας και της ακρίβειας της μ εθόδου που αναπτύχθηκε, ενώ ταυτόχρονα μελετάται και η επίδραση της κατανομής φόρτισης στα αποτελέσματα της μεθόδου, συγκρίνοντας αυτά που προκύπτουν τόσο μεταξύ τους όσο και με τα πραγματικά. Τέλος έγινε εφαρμογή σε δύο συμπιεστές άγνωστης γεωμετρίας , το συμπιεστή χαμηλής και υψηλής πίεσης ενός αεριοστροβίλου , για τους οποίους ήταν διαθέσιμα μόνο το σημείο σχεδίασης και μια αξονική τομή τους. Ως κριτήριο επιτυχίας της μεθόδου στην περίπτωση αυτή, τέθηκε η θέση της γραμμής λειτουργίας των συμπιεστών , που ή ταν διαθέσιμη , σε σχέση με τους υπολογιζόμενους χάρτες. Από τα αποτελέσματα παρατηρείται ότι η μέθοδος προσεγγί ζ ει με αρκετά καλή ακρίβεια τη γεωμετ ρία των πτερυγίων του συμπιεστή, ενώ η ακρίβεια των παραγόμενων χαρτών εξαρτάται από το λογισμικό παραγωγής χαρτών που χρησιμοποιείται. Συγκεκριμένα το πρώτο λογισμικό που κάνει χρήση της πλήρους γεωμετρίας του συμπιεστή δίνει καλύτερα αποτελέσματα από αυτό που χρησιμοποιεί γενικευμένες χαρακτηριστικές και τα στοιχεία του σημείου σχεδίασης. Με τη χρήση του πρώτο υ λογισμικού οι καμπύλες ακολουθούν την κλίση των καμπυλών του πραγματικού χάρτη, ενώ φαίνεται να διατηρούν μεταξύ τους και τις αντίστοιχες αποστάσεις που έχουν οι χαρακτηριστικές του πραγματικού χάρτη. Το δεύτερο λογισμικ ό προσεγγίζει τον πραγματικό χάρτη μόνο στις στροφές του σημείου σχεδίασης, ενώ για τις υπόλοιπες στροφές υπάρχει σημαντική απόκλιση, τόσο όσον αφορά την κλίση όσο και το εύρος των καμπυλών. Από τα παραπάνω συμπεραίνουμε ότι η προτεινόμενη μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μια πρώτη εκ τίμηση του πεδίου χαρακτηριστικών πολυβάθμιου αξονικού σ υμπιεστή