Abstract
Diffuser is one key component of the gas turbine combustor following the compressor. Its primary function is to slow down the air flow delivered by the compressor in order to promote efficient combustion and avoid large total pressure losses. The impacts of pre-diffuser wall angle and dump gap ratio on the performance of dump diffusers have been discussed in the previous work, but few work has been undertaken on designing diffusers with greater pre-diffuser wall angle. It was observed that apparent flow separation occurred on pre-diffuser wall when pre-diffuser wall angle amplified to certain degree. The pre-diffuser exit flow was distorted, indicating that the uniform exit conditions typically assumed in the diffuser design were violated. Skew distribution of the pre-diffuser outlet flow can result in strong transverse mixing for liquid, the total pressure loss of pre-diffuser increases significantly. In this paper, vortex generators were introduced to delay pre-diffuser separation. PIV system was used to obtain the velocity filed of dump diffuser in the non-reacting condition. Comparisons between experimental results and numerical simulations using different turbulence models show that Reynolds Stress Model (RSM) can better predict flow field of diffuser Calculations result indicated that vortex generators delayed pre-diffuser separation observably and the total pressure drop was reduced to five percent of previous value
چکیده
دیفیوزر یکی از اجزای کلیدی محفظه احتراق توربین گاز و همچنین کمپرسور میباشد. عملکرد اولیه ی آن کاهش جریان هوای خروجی از کمپرسور است تا باعث بهبود بازده محفظه احتراق شود و از افت فشار شدید جلوگیری کند. اثرات زاویه ی دیواره ی دیفیوزر اولیه و نسبت فشار dump بر روی عملکرد دیفیوزرهای dump برای کارهای پیشین مورد بررسی قرار گرفته است، اما تعداد کمی از کارها بر روی طراحی دیفیوزرها با زاویه ی دیواره بزرگتر انجام شده است. این قابل مشاهده است که جدایی جریان آشکار تا زاویه ی خاصی اتفاق میافتد. جریان خروجی نامتوازن از دیفیوزر اولیه نشان میدهد که شرایط خروجی یکنواخت که معمولاً در طراحی دیفیوزر فرض میشود، نقض میشود. توزیع نامتوازن جریان خروجی از دیفیوزر اولیه میتواند اختلاط عرضی شدید برای مایع و افزایش چشمگیر افت فشار کلی را در دیفیوزر اولیه حاصل کند. در این مقاله، مولد گرداب برای تأخیر در جدایی جریان دیفیوزر اولیه معرفی شده است. سیستم PIV برای به دست آوردن سرعت دیفیوزر dump در شرایط بدون واکنش در نظر گرفته شده است. مقایسه ی بین نتایج تجربی و شبیه سازی عددی با استفاده از مدلهای آشفته ی مختلف نشان میدهد که مدل تنشی رینولدز (RSM) میتواند بهتر میدان جریان رینولدز را پیشبینی کند. نتایج محاسبات نشان می دهد که مولد گرداب باعث تأخیر در جدایش جریان مشاهده شده میشود و افت فشار کلی تا پنج درصد مقدار قبلی کاهش مییابد.