همانطور که می دانید توربین ها یک ماشین چرخان است که انرژی سیال را گرفته و به کار تبدیل می کند. بنابر این ما در شبیه سازی هایمان باید رفتار سیال توربولانس را شبیه سازی کنیم. کمپرسور چطور؟ برعکس توربین! یعنی انرژی میگیرد و سیال را به حرکت در می آورد. پس در حین تفاوت شباهت های بسیاری وجود دارد
البته شبیه سازی توربین و کمپرسور یکی از مشکل ترین کارهایی است که با نرم افزار های دینامیک سیالات محاسباتی CFD، مثل ، فلوئنت، سی اف ایکس، کامسول و .. می توان انجام داد. و ما نواع مختلفی از آن را داریم که ممکن است نیازمند شبیه سازی باشد.
انواع توربین ها را برسی کنیم:
توربینهای بخار: برای تولید برق در نیروگاههای حرارتی که از زغال سنگ، نفت و انرژی هستهای استفاده میکنند به کار برده میشوند روزی از آنها برای هدایت وسایل نقلیه مانند کشتی استفاده میشد.
توربینهای گازی: این توربینها معمولاً دارای یک ورودی، فن، کمپرسور، محفظه متراکمکننده و یک نازل است.
توربینهای آبی: توربینهای آبی چرخهایی هستند که انرژی جنبشی حاصل از جریان آب یا انرژی پتانسیل ناشی از اختلاف تراز آب را تبدیل به حرکت دورانی میکنند. این توربینها طیف وسیعی دارند: از سادهتری چرخهای آسیاب تا بزرگترین و پیچیدهترین توربینهایی که در نیروگاههای آبی کاربرد دارند.
توربین بادی: توربینی است که برای تبدیل انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی به کار میرود.
کمپرسورهای دینامیک: در این کمپرسورها انتقال انرژی به سیال بهطور دایمی است. انواع کمپرسورهای دینامیک عبارت اند از:
- گریزاز مرکزی (Centrifugal)
- جریان محوری (Axial)
از کمپرسورهای دینامیک در فشارهای پایین و دِبیهای بالا استفاده میشود.
کمپرسورهای جابجایی مثبت: در این کمپرسورها انتقال انرژی به سیال به صورت متناوب صورت میپذیرد. انواع کمپرسورهای جابجایی مثبت عبارت اند از:
- رفت و برگشتی (Reciprocating)
- دورانی (Rotary)
برای شبیه سازی اینگونه توربین ها نیازمند قدرت دینامیک سیالات محاسباتی هستیم. مدل های متفاوتی از توربین وجود دارد که بیشتر از لیست بالاست و اگر بخواهیم یک کمپرسور را شبیه سازی کنیم نیز باید به مدل های بیشتری آگاهی داشته باشیم. اما صرفه نظر از ساختمان آنها تقریبا پایه و اساس هرکدام با دیگری مشابه است.
این مدل نیازمند مش دینامیک می باشد. نیازمند این هستیم که حرکت را شبیه سازی کنیم، مدل های توربولانس k - eps و k- omega پیشنهاد می شود.
امکان جدایی جریان بسیار وجود دارد و مدل k omega ممکن است دقیق تر و مورد قبول تر باشد.
تصویر شبیه سازی شده توربین
شبیه سازی پیشران که شباهت زیادی به شبیه سازی کمپرسور دارد. می توان گفت شبیه به یک کمپرسور سیال اطراف خود را به حرکت در می آورد. این شبیه سازی با فلوئنت انجام گرفته است.
