کامل ترین کتاب تخصصی آیرودینامیک ناپایدار، ایروآکوستیک و هواکشسانی ماشین آلات توربو

کامل ترین کتاب تخصصی  آیرودینامیک ناپایدار، ایروآکوستیک
و هواکشسانی ماشین آلات توربو

 (حدود 600 صفحه)

فهرست مطالب

Preface

Part I Flutter

Flutter Boundaries for Pairs of Low

Pressure Turbine Blades 3

Roque Corral, Nélida Cerezal, and Cárlos Vasco

Influence of a Vibration Amplitude Distribution on the Aerodynamic

Stability of a Low-Pressure Turbine Sectored Vane 17

Olga V. Chernysheva, Torsten H. Fransson, Robert E. Kielb, and John Barter

A Method to Assess Flutter Stability of Complex Modes 31

Andrea Arnone, Francesco Poli, and Claudia Schipani

Flutter Design of Low Pressure

Symmetric Modes 41

Robert Kielb, John Barter, Olga Chernysheva and Torsten Fransson

Experimental and Numerical Investigation of 2D Palisade

Flutter for the Harmonic Oscillations 53

Vladymir Tsimbalyuk, Anatoly Zinkovskii, Vitaly Gnesin

,

Romuald Rzadkowski, Jacek Sokolowski

Possibility of Active Cascade Flutter Control with Smart Structure

in Transonic Flow Condition 65

Turbine Blades with Cyclic

Junichi Kazawa, and Toshinori Watanabe

xi

Experimental Flutter Investigations of an Annular Compressor Cascade:

Influence of Reduced Frequency on Stability 77

Joachim Belz and Holger Hennings

Part II Forced Response

Unsteady Gust Response in the Frequency Domain 95

Filippone

Axial Turbine Blade Vibrations Induced by the Stator Flow 107

B. Schmitz, O. Schäfer, J. Szwedowicz, T. Secall-Wimmel, T. P. Sommer

Mistuning and Coupling Effects in Turbomachinery Bladings 119

Gerhard Kahl

Evaluation of the Principle of Aerodynamic Superposition

in Forced Response Calculations 133

Stefan Schmitt, Dirk Nürnberger, Volker Carstens

Comparison of Models to Predict Low Engine Order Excitation

in a High Pressure Turbine Stage 145

Markus Jöcker, Alexandros Kessar, Torsten H. Fransson, Gerhard Kahl,

Hans-Jürgen Rehder

Experimental Reduction of Transonic Fan Forced Response

by IGV Flow Control 161

Part III Multistage Effects

Unsteady AerodynamicWork on Oscillating Annular Cascades

in Counter Rotation 177

Namba, K. Nanba

Structure of Unsteady Vortical Wakes behind Blades of

Mutual-Moving Rows of an Axial Turbomachine 189

E.Saren, S.A. Smirnov Todd Bailie, Wing F. Ng,William W. Copenhaver

vi

Contents

The Effect of Mach Number on LP TurbineWake-Blade Interaction 203

Vera, H. P. Hodson, R. Vazquez

Multistage Coupling for Unsteady Flows in Turbomachinery 217

Kenneth C. Hall, Kivanc Ekici and Dmytro M. Voytovych

Part IV Aeroacoustics

Passive Noise Control by Vane Lean and Sweep 233

Elhadidi

Interaction of Acoustic and Vortical Disturbances with an Annular Cascade

in a Swirling Flow 247

M. Atassi, A. A. Ali,, O. V. Atassi

Influence of Mutual Circumferential Shift of Stators on the Noise Generated

by System of Rows Stator-Rotor-Stator of the Axial Compressor 261

V. Kovalev, V. E. Saren and R. A. Shipov

A Frequency-domain Solver for the Non-linear Propagation and Radiation

of Fan Noise 275

Cyrille Breard

Part V Flow Instabilities

Analysis of Unsteady Casing Pressure Measurements During

Surge and Rotating Stall 293

J. Anderson (CEng), Dr. N. H. S. Smith (CEng)

Core-Compressor Rotating Stall Simulation with a Multi-Bladerow Model 313

Vahdati, A I Sayma, M Imregun, G. Simpson

Parametric Study of Surface Roughness and Wake Unsteadiness on a Flat Plate

with Large Pressure Gradient 331

F. Zhang, H. P. Hodson

vii

Bypass Flow Pattern Changes at Turbo-Ram Transient Operation

of a Combined Cycle Engine

Shinichi Takata, Toshio Nagashima, Susumu Teramoto, Hidekazu Kodama 345

Experimental Investigation of Wake-Induced Transition in a Highly Loaded

Linear Compressor Cascade 357

Lothar Hilgenfeld and Michael Pfitzner

Experimental Off-Design Investigation of Unsteady Secondary Flow

Phenomena in a Three-Stage Axial Compressor

at 100% Nominal Speed 369

Andreas Bohne, Reinhard Niehuis

Analyses of URANS and LES Capabilities to Predict Vortex Shedding

for Rods and Turbines 381

Ferrand, J. Boudet, J. Caro, S. Aubert, C. Rambeau

Part VI Computational Techniques

Frequency and Time Domain Fluid-Structure Coupling Methods

for Turbomachineries 397

Duc-Minh Tran and Cédric Liauzun

Study of Shock Movement and Unsteady Pressure on 2D Generic Model 409

Davy Allegret-Bourdon, Torsten H. Fransson

Numerical Unsteady Aerodynamics for Turbomachinery Aeroelasticity 423

Anne-Sophie Rougeault-Sens and Alain Dugeai

Development of an Efficient and Robust Linearised

Navier-Stokes Flow Solver 437

Paul Petrie-Repar

Optimized Dual-Time Stepping Technique for Time-Accurate

Navier-Stokes Calculations 449

Mikhail Nyukhtikov, Natalia V. Smelova, Brian E. Mitchell, D. Graham Holmes

viii

Contents

Part VII Experimental Unsteady Aerodynamics

Experimental and Numerical Study of Nonlinear Interactions

463

Olivier Bron, Pascal Ferrand, and Torsten H. Fransson

Interaction Between Shock Waves and Cascaded Blades 483

Measured and Calculated Unsteady Pressure Field in a Vaneless Diffuser

of a Centrifugal Compressor 493

Teemu Turunen-Saaresti, Jaakko Larjola

DPIV Measurements of the FlowField between a Transonic Rotor

and an Upstream Stator 505

Steven E. Gorrell, William W. Copenhaver, Jordi Estevadeordal

Unsteady Pressure Measurement with Correction on Tubing Distortion 521

Yang, D. B. Sims-Williams, and L. He

Part VIII Aerothermodynamics

Unsteady 3D Navier-Stokes Calculation of a Film-Cooled Turbine Stage

with Discrete Cooling Hole 533

Hildebrandt, J. Ettrich, M. Kluge, M. Swoboda, A. Keskin, Haselbach, H.-P. Schiffer

Analysis of UnsteadyAerothermodynamic Effects in a Turbine-Combustor 551

Horia C. Flitan and Paul G. A. Cizmas, Thomas Lippert

and Dennis Bachovchin, Dave Little

Part IX Rotor Stator Interaction

Stator-Rotor Aeroelastic Interaction for the Turbine Last Stage

in 3D Transonic Flow 569

Romuald Rzadkowski, Vitaly Gnesin, Luba Kolodyazhnaya

Nozzle Flow

Shojiro Kaji, Takahiro Suzuki, Toshinori Watanabe

in Two-Dimensional Transonic

ix

Effects of Stator Clocking in System of Rows Stator-Rotor-Stator

of the Subsonic Axial Compressor 581

M. Savin, V.E. Saren

Rotor-Stator Interaction in a Highly-Loaded, Single-Stage,

Low-Speed Axial Compressor: Unsteady Measurements in the

Rotor Relative Frame 603

Kosyna

Two-Stage Turbine Experimental Investigations of Unsteady

Stator-to-Stator Interaction 615

Jan Krysinski, Robert Antoni Smolny

حل CFD *- طراحی و شبیه سازی عددی ایرودینامیک انواع بدنه ایر شیپ و زیر دریایی ها با نرم افزار FORTRAN

در طراحی بدنه ایرشیپ‌ها و زیر دریائی‌ها نکات زیادی مورد توجه قرار می‌گیرد که مهمترین آنها قدرت جلوبرندگی است که به مقدار زیادی بستگی به درگ اصطکاکی روی بدنه  ایرشیپ دارد و 3/2 درگ کل را شامل می‌شود. کاهش کوچکی در این درگ باعث صرفه جویی قابل توجهی در سوخت می‌شود و یا می‌تواند باعث افزایش ظرفیت حمل و ابعاد ایرشیپ شود.

اولین بهینه سازی عددی شکل، توسط  پارسنز [1] انجام شده است. روش محاسبه در قالب یک پنل کد[2] می‌باشد  که با یک  روش لایه مرزی کوپل شده است. زدان [3] یک توزیع محوری از چشمه و چاه را برای نشان دادن میدان جریان اطراف یک جسم معرفی  می‌کند. قدرت (شدت) به صورت خطی روی  هر المان طول توزیع می‌شود.

در روند محاسباتی آیرودینامیکی ابتدا یک بدنه دوار با ماکزیمم قطر ثابت و نسبت فایننس [4]  ثابت تعریف می‌شود.پروفیل بدنه و توزیع سرعت  جریان غیر لزج توسط روشهای غیر مستقیم حل جریان پتانسیل بدست می‌آید. پروفیل این بدنه باید  به گونه‌ای باشد که در جریان یکنواخت موازی با  محور بدنه، لایه مرزی دچار جدایش نشود. با این قید، درگ توسط تغییر در شکل پروفیل بدنه کاهش می‌یابد. محدودیت در عدم جدایش لایه مرزی باعث حذف درگ  فشاری می‌شود و درگ کلی منحصر به نیروهای ویسکوز در لایه مرزی می‌شود. لایه مرزی به سه ناحیه آرام گذرا [5]  و درهم تقسیم می‌شود. برای محاسبه لایه مرزی آرام از  متد توویتس[6]  استفاده شده که  بر اساس رابطۀ مومنتوم می‌باشد. ناحیه گذرا در محاسبات به صورت  یک نقطه در نظر گرفته می‌شود که در آن ضریب شکل به طور ناگهانی از آخرین مقدار در ناحیه آرام به اولین مقدار  در ناحیه درهم تغییر می‌کند. از آنجا که محل گذر به عواملی مانند: زبری سطحی، سر و صدا، لرزش و غیره بستگی دارد که کنترل آنها مشکل است در بیشتر تحقیقات این ناحیه را به  صورت دلخواه بین سه تا ده درصد طول بدنه در نظر می‌گیرند.

محاسبات لایه مرزی مغشوش بر اساس یک روش ساده انتگرالی معادله مومنتوم بنا شده است، که توسط شینبروک [7]  و سامنر [8]  برای جریان با تقارن محوری بدست آمده است. از آنجا که لایه مرزی مجاز به جدایش نیست درگ از نقصان مومنتوم در انتهای لایه مرزی  محاسبه می‌شود.

حل این مسأله در ساخت اژدرها، زیر دریائی‌ها و ایرشیپ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. بعضی از این گونه‌ها پروفیل بدنه را به صورت یک یا دو چند جمله‌ای از درجات مختلف نشان می‌دهند و شامل پارامترهایی مانند شعاع در دماغه و انتهای دم محل نسبی قطر ماکزیمم و شعاع طولی در آن نقطه و شیب دم هستند. بوسیله تغییر در بعضی یا همه این پارامترها در شکلهای مختلف درگ کاهش یافته است. دیگران سعی کرده‌اند که مستقیما  از کپی پروفیل بدنه ماهی‌های پرسرعت و پرندگان این کار را دنبال کنند. نتیجه تمام این تلاشها منجر به طبقه بندی  بدنه هایی با درگ پایین شده است و گرچه از نظر شکل متفاوت هستند ولی ضریب درگهایی خیلی شبیه به هم دارند

چکیده

فصل اول

مقدمه و مطالعات پیشین

1-1 مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته

1-1-1 مدل آیرودینامیکی

فصل دوم

معادلات حاکم و روش حل عددی

2-1 مقدمه

2-2 محاسبات لایه مرزی

2-2-1 محاسبات لایه مرزی آرام

   2-2-2 محاسبات ناحیه گذرا

   2-2-3 محاسبات لایه مرزی درهم

   2-2-4 روش محاسبه درگ

   2-2-5 معیار جدایش

فصل سوم

الگوریتم و برنامه به همراه ورودی و خروجی های برنامه

3-1 روند محاسبه درگ

3-2 الگوریتم محاسبات لایه مرزی آرام

3-3 الگوریتم محاسبات ناحیه گذرا

3-4 الگوریتم محاسبات لایه مرزی درهم و ضریب درگ

3-5 برنامه کامپیوتری به زبان فرترن

3-6 ورودی و خروجی های برنامه برای پروفیل های بدنه شماره 1 تا 7

3-6-1 ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 1

3-6-2 خروجی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 1

3-6-3 ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 2

3-6-4 خروجی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 2

3-6-5 ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 3

3-6-6 خروجی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 3

3-6-7  ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 4

3-6-8 خروجی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 4

3-6-9  ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 5

3-6-10  خروجی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 5

3-6-11 ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 6

3-6-12 ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 7

3-6-13 خروجی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 6و7

فصل چهارم

ارائه نتایج و بحث و مقایسه

 4-1 مقدمه

4-2 نتایج و بحث برای پروفیل بدنه شماره 1

4-3 نتایج و بحث برای پروفیل بدنه شماره 2

4-4 نتایج و بحث برای پروفیل بدنه شماره 3

4-5 نتایج و بحث برای پروفیل بدنه شماره 4

4-6 نتایج و بحث برای پروفیل بدنه شماره 5

4-7 نتایج و بحث برای پروفیل بدنه شماره 6و7

4-8 نمودارهای مربوط به پروفیل بدنه شماره 1

4-9 نمودارهای مربوط به پروفیل بدنه شماره 2

4-10 نمودارهای مربوط به پروفیل بدنه شماره 3

4-11 نمودارهای مربوط به پروفیل بدنه شماره 4

4-12 نمودارهای مربوط به پروفیل بدنه شماره 5

4-13 مقایسه ضریب درگ

فصل پنجم

نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1 نتیجه گیری

5-2 پیشنهاداتی برای تحقیقات آینده

فهرست مراجع