شبیه سازی و مقیاس کردن کمپرسورگریز از مرکز توربوشارژر یک موتور احتراق داخلی رقیق سوز با روش بازطراحی یک بعدی و سه بعدی و ایجاد اصلاحات هندسی در پروانه

امروزه کاربرد توربوشارژرها در موتورهای احتراق داخلی با هدف افزایش قدرت موتور با حفظ اندازه موتور و نزدیک شدن به احتراق دماپایین برای کاهش آلاینده ها بسیار حائز اهمیت است. تمرکز این پژوهش روی مقیاس بندی کمپرسور گریزازمرکز یک توربوشارژر برای افزایش ظرفیت کمپرسور به مقدار ۱۵ درصد دبی جرمی با حفظ نسبت فشار است؛ به طوریکه عملکرد کمپرسور به لحاظ دامنه عملکردی و راندمان کاهش نیابد و ابعاد کلی توربوشارژر، حفظ شده تا تغییر ایجاد شده، هزینه ساخت را بالا نبرد. برای رسیدن به این هدف راه حل های متفاوتی وجود دارد؛ اما تمرکز این پژوهش بر روی تغییرات هندسی موثر بدون تغییر محسوس در سرعت دورانی توربوشارژر به منظور حفظ عملکرد توربین محرک است. دو سناریو برای افزایش ظرفیت در این پژوهش بررسی شده  که شامل کاهش شعاع ریشه و افزایش شعاع شرود به همراه تغییر موثر محل قرارگیری پره های جداکننده است. در سناریو اول با کاهش شعاع ریشه در ورود  به مقدار ۱.۸ میلیمتر و تنظیم منحنی ریشه با استفاده از طراحی یک بعدی و سه بعدی، تنها ۲ درصد افزایش ظرفیت حاصل شد که کمتر از پیش بینی بود. اما در سناریو دوم با افزایش شعاع شرود به اندازه ۱.۶۳ میلیمتر در ورود، تنظیم منحنی ریشه با استفاده از طراحی یک بعدی و سه بعدی، و تنظیم محل قرارگیری پره های جداکننده در ۳۵ درصد طول نصف النهاری به طور میانگین ۱۶.۵ درصد افزایش ظرفیت در دور طراحی صورت گرفت. پژوهش انجام شده یک روش تحلیلی-عددی قابل اطمینان برای مقیاس کردن کمپرسورهای گریز از مرکز ارائه میدهد که مطابق آن، بدون تغییر در ابعاد کلی کمپرسور (که در صورت تغییر مستلزم هزینه و تغییرات اساسی در ساختار پوسته کمپرسور می شود)، ظرفیت کمپرسور افزایش می یابد. روش ارائه شده برای تمامی کمپرسورهای گریز از مرکز در توربوشارژرها و یا درکاربردهای دیگر قابل  تعمیم است. 

کلیدواژه ها:

۳-D design ، Turbocharger ، Centrifugal Compressor ، Numerical Simulation ، Scale-Up ، طراحی سه بعدی ، توربوشارژر ، کمپرسور گریز از مرکز ، مدل سازی عددی ، مقیاس کردن