بررسی تاثیر میراکننده‌ها بر به تاخیر انداختن سرج در کمپرسور گریزازمرکز

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-8 (8) اصل مقاله (2.53 MB)

کد مقاله : 1104-ISAV2022 (R1)

نویسندگان

روژیار غلامی شوربلاغی؛ زهرا شاه حسینی؛ ﺁﺭمان محسنی

گروه تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

واماندگی و سرج در کمپرسورهای دینامیک یک پدیده گذرا و مخرب است که بروز آن می‌تواند به توقف کارکرد و تولید منجر شود. این ناپایداری‌ها با تولید امواج فشاری و صوتی همراهند. بنابراین آگاهی از نحوه شکل‌گیری و انتشار امواج فشاری و صوتی در کمپرسور می‌تواند به شناخت و تشخیص عوامل ناپایداری کمپرسور کمک ‌کند. بدنبال تشکیل واماندگی، مجرای پایین‌‌دست تحت تاثیر امواج فشاری ناشی از جدایش جریان بر پره قرار می‌‌گیرد. در اثر بازتاب و تداخل این امواج و ایجاد تشدید، دامنه آنها افزایش می‌‌یابند که می‌تواند منجر به شکل‌‌گیری سرج ‌شود. در این مقاله با بررسی میدان‌های فشار و انتشار صوت متناظر با ناپایداری سرج، تاثیر سه میراکننده هِلمهُلتز با آرایش چهارتایی، محفظه انبساط و موج‌‌شکن بر کاهش شدت سرج بررسی می‌شود. این مطالعه نشان می‌دهد وجود میراکننده در مجرای پایین‌دست کمپرسور در کاهش شدت سرج موثر است و امواج فشاری و نویز ایجاد شده را تضعیف می‌کند. میراکننده هلمهلتز دارای بیشترین تاثیر است و پس از آن موج شکن و محفظه انبساط برای میراسازی مناسب هستند و به این ترتیب باعث به تاخیر افتادن شروع سرج می‌شوند.

کلیدواژه ها

کمپرسور گریزازمرکز؛ سرج؛ میراکننده؛ پِلِنُم؛ میراکننده هِلمهُلتز

Title

Investigation of the Effect of Dampers on Surge Delay in Centrifugal Compressors

Authors

Rozhyar Gholami Shourbalaghi, Zahra Shah Hosseini, َArman Mohseni

Abstract

Stall and surge are transient and destructive phenomena in dynamic compressors which can lead to compressor shut-down. These instabilities are accompanied by pressure and acoustic waves. Therefore, understanding the formation and propagation of pressure and acoustic waves in compressors can help with understanding and detecting compressor instabilities. Following stall, pressure waves due to flow detachment from impeller blades propagate into the compressor plenum. During reflection, interaction, and resonance of these waves, wave amplitudes are intensified which can cause compressor surge. In this paper by investigating the pressure and acoustic wave fields during surge cycles, the damping effects of Helmholtz resonator, expansion chamber, and wave breaker on compressor surge are investigated. It is shown that installation of dampers on the compressor plenum can cause surge delay and the attenuation of pressure and acoustic waves. Helmholtz resonator shows the most effective damping and surge delay while wave breaker and expansion chamber show less effectiveness, respectively.

Keywords

centrifugal compressor, Surge, Damper, Plenum, Helmholtz Resonator

مراجع

1. W. Wenzel, “Acoustic design for charged engines,” MTZ Worldwide, vol.67, pp.6–9, 2006. 2. E. Guillou, R. DiMicco, E. Gutmark, A. Mohamed, and M. Gancedo, “Characterization of a ported shroud compressor using PIV measurements,” tech. rep., SAE International, 2010. 3. E. Sundström, B. Semlitsch, and M. Mihăescu, “Centrifugal compressor: The sound of surge,” 21st AIAA/CEAS Aeroacoustics Conf., 22–26 Jun. 2015, Dallas, TX, pp.1–17, 2015. 4. B. Semlitsch and M. Mihăescu, “Flow phenomena leading to surge in a centrifugal compressor,” Energy, vol.103, pp.572–587, 2016. 5. Sundström, Elias and Semlitsch, Bernhard and Mihăescu, Mihai, “Acoustic signature of flow instabilities in radial compressors,” J. Sound Vib., vol.434, pp.221–236, 2018. 6. S. Mekid, M. Farooqui, and Z. Liu, “Geometry effects on the noise reduction of helmholtz resonators,” Can. Acoust., vol.42, no.2, pp.2–10, 2014. 7. M. Gancedo, E. Gutmark, and E. Guillou, “PIV measurements of the flow at the inlet of a turbocharger centrifugal compressor with recirculation casing treatment near the inducer,” Exp. Fluids, vol.57, no.16, pp.1–19, 2016. 8. E. Guillou, M. Gancedo, and E. Gutmark, “Experimental investigation of flow instability in a turbocharger ported shroud compressor,” ASME J. Turbomach., vol.138, p.061002 (10 pages), 2016. 9. A. Bykov and A. Komkin, “Design of helmholtz resonator with required characteristics,” MATEC Web of Conf. ASO2020, vol.320, p.00012 (11 pages), 2020. 10. C. Bourquad and N. Noiray, “Stabilization of acoustic modes using Helmholtz and quarterwave resonators tuned at exceptional points,” J. Sound Vib., vol.445, pp.288–307, 2019. 11. P. O. A. L. Davis, “Flow acoustic coupling in ducts.,” J. Sound Vib., vol.77, no.2, pp.191–209, 1981.