استال موتور جت

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran - Qaytariyeh

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 203

سپاس: 131

جنسیت:

تماس:

استال موتور جت

پست توسط rohamjpl »

استال (Stall) یا واماندگی چیست؟Compressor stall) یک اختلال محلی از جریان هوا در کمپرسور توربین گاز یا توربوشارژر است. واماندگی‌ای که منجر به قطع کامل جریان هوا از درون کمپرسور می‌شود، سرج(موج) نامیده می‌شود. شدت این پدیده از افت لحظه‌ای توان که توسط تجهیزات به سختی نشان داده می‌شود و سرجی که باعث افت کامل توان کمپرسور می‌شود و باید میزان سوخت را تغییر داد تا توان دوباره بدست آید و عملکرد عادی شود، متغیر است(Rotating stall)سلول‌های واماندگی دورانی در یک کمپرسور محوری.
واماندگی چرخشی یک اختلال در جریان هوا در داخل کمپرسور است که باعث توقف کامل تهیه هوای فشرده نمی‌شود اما راندمان آن را کاهش می‌دهد. واماندگی چرخشی هنگامی به وجود می‌آید که بخش کوچکی از ایرفویل‌ها دچار واماندگی شوند و جریان هوای محلی را آشفته می‌کنند اما کل عملکرد کمپرسور را مختل نمی‌کند. ایرفویل‌های وامانده باعث ایجاد پاکت‌هایی از هوای تقریباً ساکن می‌شوند (که سلول وامانده خوانده می‌شود) که بجای حرکت در جهت جریان به دور محیط کمپرسور می‌چرخند. در سرعت‌های دورانی پایین، ممکن است طبقات ابتدایی کمپرسور دچار واماندگی دورانی شود. شروع واماندگی می‌تواند پیشرونده یا ناگهانی باشد و به ساختار سلول واماندگی بستگی دارد که به این حالات به ترتیب واماندگی با طول جزئی و واماندگی با طول کامل گفته می‌شود
استال یا همان واماندگی حالتی است که در همه ی هواپیما ها در شرایط خاصی اتفاق می افتد و هنگامی پدید می آید که بال های هواپیما دیگر قادر به تولید نیروی برا (Lift) نیستند و نیروی وزن هواپیما آن را به سمت پایین می برد.
واماندگی هواپیما خود دو حالت دارد:
1-سرعت پایین : این پدیده در هنگام نشستن یا برخاستن هواپیما رخ می‌دهد. به دلیل کم بودن ارتفاع برای بازگشت به حالت اولیه این پدیده بسیار خطرناک است. این واماندگی معمولاً از قسمت‌های تحتانی هواپیما شروع شده و رو به جلو حرکت می‌کنند.
2-بالا بودن زاویه حمله : این نوع واماندگی، دارای شتاب است و با زاویه حمله رابطه مستقیم دارد. نقاط نوک تیز برای روی بدنهٔ هواپیما به این نوع واماندگی کمک می‌کنند. بالا رفتن سریع زاویه حمله به جریان هوا اجازهٔ حرکت به سمت جلوی ماهی وارهرا نمی‌دهد و اینجا است که جریان هوا از سطح برا جدا می‌شود. برای جلوگیری از این پدیده در ارتفاعات نامناسب نباید به سرعت رو به بالا حرکت کرد.
یکی از واماندگی‌های مربوط به زاویه، واماندگی سرچکشی نام دارد. سرچکشی نوعی واماندگی است که بر اثر اوج‌گیری هواپیما با زاویهٔ بسیار تند و حداقل توان موتور ایجاد می‌شود و همراه با حداکثر جابه‌جایی سکان عمودی و چرخشی سریع حول محور انحراف سمت yaw axis است و پس از آن هواپیما به وضعیت شیرجه در می‌آید و فروخیز می‌کند.
اکثر موتورهای توربین گاز ، چه در نیروگاه ها و چه در موتورهای جت هواپیما ، از کمپرسورهای جریان محوری برای دستیابی به فشرده سازی لازم استفاده می کنند. در این کمپرسورها ، هوا در جهت محوری ، به موازات محور چرخش توربین گاز عبور می کند. کمپرسور از مراحل مختلفی تشکیل شده است ، هر مرحله شامل یک حلقه از تیغه های روتور متحرک با زاویه ثابت ، نصب شده بر روی یک دیسک چرخان (یا درام) و یک حلقه پایین دست از تیغه های روتور ثابت مستقر در مورد استاتور است.پره های روتور مانند بال های کوچکی هستند که حرکت هوا را تسریع می کنند ، فشار استاتیک و کل آن و انرژی جنبشی آن را افزایش می دهند. استاتورها برای فشرده سازی هوا سرعت را به فشار تبدیل می کنند. آنها بیشتر فشار استاتیک را افزایش می دهند ، انرژی جنبشی را کاهش می دهند ، سرعت چرخشی را که تیغه های روتور می توانند ایجاد کنند کاهش می دهند و جریان هوا را برای ورود به مرحله بعدی تنظیم می کنند.
تیغه ها و استاتورهای کمپرسور سپس جریان هوا را تعدیل می کنند تا فشار استاتیک را در جهت جریان افزایش دهند ، که کمی شبیه فشار دادن آب به یک کانال مایل با بسیاری از ضربات کوچک و سریع است. اگر شیب (مشابه نسبت فشار کمپرسور) بیش از حد شیب دار باشد ، آب به سمت پایین شیب حرکت می کند. برعکس ، مسیر جریان هوا در جهت محوری فشار استاتیک را کاهش می دهد ، و به نظر می رسد آب از یک کانال شیب دار پایین می رود.
استال شکست جزئی جریان هوا از طریق یک موتور است. این یک وضعیت پیشرونده است که می تواند منجر به افزایش سرعت شود ، که تجزیه کلی جریان هوا در موتور است. در موارد شدید ، افزایش جریان می تواند منجر به تغییر جهت جریان هوا شود.
هنگامی که زاویه ورودی هوا افزایش می یابد ، از جهت محوری اندازه گیری می شود ، می توان جداسازی لایه های مرزی تیغه را انجام داد و جریانهای سمت مکش تیغه ، سطح تیغه را از نقطه جدایی لایه مرزی دنبال نمی کنند. وقتی این اتفاق افتاد ، تیغه کمپرسور متوقف می شود.
استال بلافاصله افت آیرودینامیکی یک مرحله را افزایش می دهد ، بلند شدن تیغه را کاهش می دهد و از افزایش فشار مطلوب جلوگیری می کند. افزایش زاویه ورودی هوا تولید کننده اصطبل می تواند در اثر اختلال جریان در بالادست جریان هوا یا در اثر فشار ناگهانی پایین برگشت که منجر به کاهش سرعت هوا می شود ، اغلب نتیجه انسداد احتراق یا توربین باشد. از دیگر دلایل جداسازی لایه مرزی می توان به زبری سطح تیغه و نشت زیاد نوک اشاره کرد. در مراحل فشار زیاد ، تیغه ها و استاتورها کوتاهتر می شوند و همچنین می توان مشکلات پاکسازی نوک تیغه ها را ایجاد کرد.
هنگامی که یک تیغه به جای اصطبل می رود ، می تواند انسداد بالادستی ایجاد کند که جریان هوای نزدیک به مراحل بعدی را منحرف می کند. این بلوک می تواند منجر به افزایش زاویه جریان هوا نسبت به مجاری تیغه مجاور در جهت مخالف چرخش کمپرسور شود. اگر افزایش زاویه به اندازه کافی بزرگ باشد ، تیغه ها متوقف می شوند و نوعی رکود جریان هوا به نام سلول اصطبل ایجاد می شود. جریان متوسط ​​هوا از طریق کمپرسور هنگام کار متوقف شده ثابت است ، بنابراین کمپرسور همچنان کار خواهد کرد ، اما با کارایی کمتری.
اگر سلول اصطبل حرکت کند ، یک اصطبل چرخان تشکیل می دهد ، که برخلاف چرخش کمپرسور اما با سرعت کاهش یافته می چرخد. این جریان مختل باعث افزایش تنش و لرزش پره ها می شود که می تواند منجر به کوتاه شدن عمر تیغه شود. غرفه چرخشی می تواند تبدیل به موج شود ، که این حالت شدید خرابی عملکرد کمپرسور است.
تیغه کمپرسور یک ایروفویل است و تحت همان اصول آیرودینامیکی است که برای سایر ایروفیل ها مانند بال یا پروانه اعمال می شود . پره های کمپرسور در هر مرحله از کمپرسور با یک زاویه ثابت تنظیم می شوند. با این حال ، تیغه ها دارای یک زاویه حمله موثر هستند که مجموع بردار سرعت هوای ورودی و سرعت چرخش کمپرسور است. غرفه کمپرسور زمانی اتفاق می افتد که عدم تعادل بین جریان جریان هوا و تقاضای جریان هوا وجود داشته باشد. به عبارت دیگر ، یک نسبت فشار با RPM موتور سازگار نیست. وقتی این اتفاق می افتد ، جریان هوا صاف قطع می شود و تلاطم و نوسانات فشار در توربین ایجاد می شود. اصطبل های کمپرسور باعث کند شدن یا راکد شدن هوای جاری در کمپرسور می شود و گاهی منجر به جریان معکوس می شود.
یک غرفه کمپرسور منجر به از بین رفتن رانش می شود و به دلیل جریان معکوس هوا ، به احتمال زیاد مانند صدا یک "نتیجه معکوس" ایجاد می کند. همچنین ممکن است با شعله از هر دو ورودی موتور و یا اگزوز موتور همراه باشد. یک غرفه کمپرسور پایدار می تواند منجر به آسیب موتور شود و منجر به خرابی موتور شود.
تیغه های چرخشی در مرحله کمپرسور موتور جت یا فن توربو ، خود مانند ایرلندهای هوای فویل هستند. عملکرد موتور به جریان روان هوا روی پره ها بستگی دارد.
دقیقاً مانند یک بال ، یک تیغه منفرد یا یک جز کوچک از یک ، می تواند یک اصطبل ایرفویل را تجربه کند ، جایی که جریان هوا از روی تیغه به یک سلول گیر، هوای بسیار آشفته پشت تیغه و هوا جدا می شود به جای اینکه هموار در اطراف تیغه باشد ، در اطراف سلول جریان می یابد.
هنگامی که یک جداسازی جریان رخ می دهد ، توانایی ایرفویل در فشار دادن هوا در جهت مناسب با سرعت جریان مناسب - و در نتیجه کمک به فشرده سازی هوا در پشت مجموعه فن - مهار می شود.
از آنجا که این تیغه ها در حال چرخش هستند ، تیغه به سرعت از بسته هوای راکد دور می شود. مطمئناً بسته هوای راکد از هوای ورودی لحظه ای حرکت می کند و همراه با تیغه چرخان یک رانش را تجربه خواهد کرد ، اما با متوسط ​​جریان هوا از طریق موتور دیگر حرکت نمی کند.
بنابراین دور بعدی چرخش تیغه تمایل به برخورد با بسته هوای راکد دارد. اگر سلول هوای راکد بزرگ نباشد ، ممکن است در این مرحله توسط جریان هوا جذب شده و پخش شود. متناوباً ، ممکن است آنقدر بزرگ باشد که بتواند تیغه بعدی را نیز متوقف کند. در این مرحله ، آن را اصطبل چرخشی می نامند.
اگر غرفه به انتشار ادامه دهد ، توانایی مرحله فن برای رساندن هوا به مرحله فشرده سازی بعدی مانع می شود و منجر به افت ناگهانی فشار در داخل محفظه احتراق می شود. این امر باعث کاهش اکسیژن موجود برای احتراق می شود. عملکرد موتور ، اندازه گیری شده توسط رانش تحویل داده شده ، به شدت مختل شده است و احتمالاً پس از اتمام اکسیژن کمپرسور ، مقدار سوخت نسوخته زیادی باقی خواهد ماند. این سوخت نسوخته ممکن است هنگامی که از پشت محفظه احتراق خارج شده و با جریان بای پس غنی از اکسیژن یا در مورد موتور جت مخلوط می شود ، در شعله بیرونی روشن روشن شود.
افت فشار برگشتی در کمپرسور ، در شرایط عادی ، پره های فن کمپرسور را قادر می سازد تا دوباره به عنوان ورق های مناسب هوا شروع به کار کنند.
یک نوع جایگزین اصطبل ، فشار کمپرسور است. در این حالت ، این مشکل به دلیل فشار زیاد غیر منتظره در محفظه احتراق (یا در کمپرسور) ایجاد می شود ، که باعث می شود جلو و همچنین عقب برود ، در برابر سرعت جریان ورودی. مجدداً این امر باعث از بین رفتن عملکرد پره های کمپرسور به عنوان ایرفویل می شود.تصویر
تصویر
تصویر

ارسال پست