Бул изилдөө, компрессор үчүндеки агымдык чөйрө менен корпус, канат ве диск гиби каты парчалар арасындаки жылуулук өткөрүүнүн өлчүлен ве хесапланан компрессор көрсөткүчүны насыл еткменендигини NASA Rotor 37 трансүндүү октук компрессорү үстүндө изилдеген. Изилдөөда адиабаттык дубал, 288,15 К температуратаки изотермалык корпус, йалнызжа корпусйи ичерен конъюгацияланган жылуулук өткөрүү ве корпус-канат-диск катуу аймактарини ичерен конъюгацияланган жылуулук өткөрүү олмак үзере дөрт сандык түзүмландырма каршылаштырылмыштыр. Ысыл сыныр шарттары жалпы басым катышыны йалнызжа чектелген өлчүде дегиштириркен, айрыкча хаб ве сырткы корпус йагымнындаки жалпы температура дторылымыны ве геленексел ыкмале хесапланан натыйжалуулук егрмененрини айкын бичимде дегиштирмиштир. Ошентсе да изилдөө, температура айырмасындан хесапланан натыйжалуулук дегишиминин тамамынын аеродинамик жоготуу дегишими катары йорумланамайажторыны көрсөтөт.

Ен маанилүү термодинамикалык табылга, агымштан катуу аймактаре гечен жылуулук эквиваленттүү адиабаттык натыйжалуулук хесабына дâхил едилдигинде дөрт түзүмландырманын натыйжалуулук егрмененринин чоң өлчүде бирбирине йаклашмасыдыр. Бу натыйжа, геленексел натыйжалуулук егрмененри арасындаки фаркларын маанилүү бир бөлүмүнүн агымшын терсинмезлигиндеки герчек бир дегишимден дегил, энергия биланчосунда жылуулук агымынын хесаба катылмамасындан ширетүүландыгыны дүшүндүрмектедир. Физиксел дурума ен йагымн сеченек катары маанилендирмененн корпус-канат-диск конъюгацияланган жылуулук өткөрүү түзүмландырмасы, геленексел натыйжалуулук хесабында йалнызжа болжол менен %0,3 дүзейинде бир иймененшме үретмиштир; изилдөөдө бу мааниин мутлак йүзде пуаны мы йокса ылайыкли дегишим ми олдугу ошондой эле ачыкланмамыштыр.

Акыш аланы натыйжалары, жылуулук өткөрүүнүн тамамен еткисиз олмадыгыны да көрсөтөт. Гөвде-канат-диск ешленик чөзүмүнде хаб йагымнындаки канат иши ве жалпы басым катышы кичинекей бирок тутарлы бичимде йүкселмиш, канадын соруу бетиндеки арткы кыры бурчтук ажыроонын башлангыжы гежикмиштир. Буга каршы изотермалык корпус шарту эксперименттик натыйжалуулук егрисине дагы йагымн гөрүнмесине ртормен герчек конъюгацияланган жылуулук өткөрүү чөзүмүнден абдан дагы фазала согутма олуштурмуш ве уч дувар температура профилини физиксел убакытчле уйушмайажак өлчүде дегиштирмиштир. Ошондуктан йалнызжа эксперименттик топлам натыйжалуулук егрисине йагымнлык, сечмененн дувар чектик шартнун физиксел догрулугуну далилдебейт.

Сонучлар йалнызжа тек кадемеден йалытылмыш NASA Rotor 37 геометрисинин, торырлыклы катары тасарым ылдамдыгынын %80’индеки сандык анализине дайанмактадыр. Изилдөө бир препринттир; догрудан каты температурасы вейа жылуулук агымы өлчөөлөрийле догруланмыш бир конъюгацияланган жылуулук өткөрүү тажрыйбаи, абдан кадемели компрессор анализи йа да герчек мотор шарттарында саха валидациясы сунмамактадыр. Бу неденле табылгалар, белирли модель варсайымлары ве сыныр шарттары үчүнде маанилендирилмелидир.

Түркия жагынан оласы маании

Изилдөөнүн Түркия’йе илишкин догрудан бир маалымат сети вейа колдонмо сонужу булунмамактадыр. Ошентсе да методологиялык натыйжа, Түркияда йүрүтүлебмененжек газ түрбини, учак мотору ве йүксек ылдам компрессор изилдөөлары ачжылуулукндан маанилүүдир: Бир эсептөөчү агым динамикасы модельинин эксперименттик натыйжалуулук егрисине йаклашмасы, колдонулган жылуулук чектик шартынун мутлака физиксел катары догру олдугу анламына гелмемектедир. Булгуларын Түркиядаки тасарым изилдөөларына актарылабилмеси үчүн корпус, канат ве диск температураларынын өлчүлдүгү тажрыйбаларле ешленик модельлерин догруланмасы; ар түрдүү ылдамдыклар, кадемелер ве изилдөө нокталарынын инжеленмеси; ошондой эле илк кадемеден чыкан радйал температура профилинин кийинки кадемелерин ешлешмесине еткисинин маанилендирилмеси герекир. Изилдөө, херханги бир йерли моторун өндүрүмдүүлүкыны, ишенимилирлигини вейа өнөр жайлык башаржылуулукны далилдебейт.

Изилдөөнүн пайдубал суроосу недир?

Изилдөөнүн пайдубал суроосу, компрессорде агымдык чөйрө менен каты бетлер арасында герчеклешен жылуулук өткөрүүнүн ики ар түрдүү сонужу бирбиринден насыл айырдыгыдыр: Биринжиси компрессорүн герчек аеродинамик жоготуулары ве канат иши, икинжиси болсо гириш-чыкыш температуралары аркылуу хесапланан гөрүнүр термодинамикалык натыйжалуулукдир. Компрессор эсептөөларында канат, хаб ве сырткы корпус бетлеринин чогу заман адиабаттык кабул едилмесине каршын герчек тажрыйба дүзенеклери ве моторлар чеврелерийле жылуулук алмашуунде булунур. Бу неденле чыкыш топлам температуранындаки бир дегишиклик йалнызжа агымша актарылан меканик иши вейа аеродинамик кайбы дегил, каты бетлерден гечен жылуулукйы да ичеребилир.

Изилдөөчүлөр айрыкча шу айрымы изилдеген: Изотермалдык бир сырткы корпус шартунун эксперименттик натыйжалуулук егрисине дагы ийи уймасы, бу шартун герчек физиксел жылуулук өткөрүүни догру темсил еттиги анламына мы гелмектедир; йокса уйум, йалнызжа чыкыш температуранынын йапай бичимде дүшүрүлмесинден ми ширетүүланмактадыр?

Изилдөө неден маанилүүдир?

Бир компрессорүн жалпы басым катышы, чыкыш температурасы, натыйжалуулуки ве туруктуулук чеги мотор вейа газ түрбини тасарымынын пайдубал өндүрүмдүүлүк көрсөткүчлеридир. Дуварлардан дышары актарылан жылуулук, чыкыш температураныны дүшүрдүгүнде геленексел адиабаттык натыйжалуулук теңдемеи дагы йүксек бир натыйжалуулук гөстеребилир. Бирок бу йүкселиш, канат өтмөгүндеки сокку толкундарнын, чек аралык катмарларын, уч качак агымшынын вейа ажыроо бөлгелеринин герчектен иймененштиги анламына гелмейебилир.

Бу айрым абдан кадемели компрессорлерде дагы да маанилүүдир. Бир кадеменин чыкышындаки радйал температура профили, кийинки кадеменин гириш шартуну олуштурур. Топлам кысуу катышы абдан аз дегишсе бменен хаб вейа сырткы корпус йагымнындаки температура дторылымынын дегишмеси, кадемелер арасы ешлешмейи еткмененйебилир. Изилдөө бу абдан кадемели еткийи догрудан эсептөөмыш, гележекте араштырылмасы герекен бир кону катары диагнозмламыштыр.

Инжеленен компрессор ве изилдөө шарттары

Изилдөө неснеси, NASA Гленн Ресеаржх Жентер тарафындан гелишмиш ве секиз кадемели бир өзөк компрессорүн гириш кадемеси катары тасарланмыш NASA Rotor 37’дир. Rotor 37, трансүндүү режимде чалышан, дүшүк ен-бой катышлы 36 адет абданлу даиресел йай бичимли канада сахип йалытылмыш бир октук компрессор роторудур.

Шечопо 1, ротор канады, хаб, сырткы корпус, гириш ве чыкыш бөлгелерини хем үч өлчөмдүү хем меридйен дүзлеминде көрсөтөт. Меридйен гөрүнүмүнде эсептөө бөлгесинин октук узунлугу болжол менен 14,86 жм катары маалыматлмиштир.

Каршылаштырылан дөрт жылуулук түзүмландырма

Йөнтем ве Шечопо 2’деки диагнозмлара ылайык догру түзүмландырма ешлешмеси бу сүрөтдедир. Буна каршын натыйжа бөлүмүндеки базы жүмлелерде түзүмландырма 2 менен 3’үн ачыкламалары карышмыштыр. Ошондой эле натыйжа кысмында түзүмландырма 4 заман заман “корпус-диск CHT” катары кысалтылмыш олса да ыкма бөлүмүнде канат катуу аймаксинин де чөзүме дâхил едилдиги ачыкча белгиленген.

Сайысал чөзүм насыл герчеклештирилмиштир?

Акышкан бөлгесиндеки үч өлчөмдүү Рейнолдс орточолонгон Навиер-Stокес теңдемелери ве катуу аймактардеки жылуулук өткөрүү теңдемелери ЖФX 2025 йазылымыйла чөзүлмүштүр. Кармвакцинак сыкыштырылабилир агымш үчүн сүрүлүү чыңалуусунун ташылышы турбуленттүүлүк модели (схеар стресс транспорт, SST) ве автоматтык дубал иштетүүсү колдонулган. Твакцинаным ве турбуленттүүлүк теримлери жогорку чечилмелүү схемайла айрыклаштырылмыштыр.

Роторун чевресел катары текрарланан геометриси неденийле бир канат өтмөгү ве айланма периоддуулук шарту колдонулган. Гириште жалпы басым 101,325 кПа, жалпы температура 288,15 К ве октук агымш диагнозмланмыш; чыкышта статикалык басым колдонулган. Дыш корпус дувары үчүн каршыт дөнме дувар шарту, агымдык чөйрө-катуу интерфейстеринде болсо температура менен нормал жылуулук агымы убакытклилигини сторлайан фрозен-ротор йаклвакцинамы колдонулган. Бүтүн катуу аймактарин материалси болот кабул едилмиштир.

Йагымн тепе натыйжалуулуки ве туруксуздук чегина йагымн сечилмиш изилдөө нокталарында убакытка байланыштуу эсептөөлар түзүмлмыштыр. Изилдөөчүлөр бу эсептөөларын туруктуу чөзүмлере ылайык бираз дагы дүшүк жалпы басым катышы ве дагы йүксек натыйжалуулук вердигини, бөйлеже эксперименттик натыйжалара йаклаштыгыны билдирмиштир. Бирок убакыт кадамы, топлам физиксел чөзүм мөөнөтү ве убакыттык тор көзкарандысыздыгы гиби айрынтылар текстде маалыматлмемиштир.

Каты бөлге энергия теңдемеи

Каты бөлгедеки энергия твакцинанымы төмөнкү теңдемеле ифаде едилмиштир:

\[ \frac{\partial(\rho h)}{\partial t}+\nabla\cdot(\rho U_s h)=\nabla\cdot(\lambda\nabla T)+S_E \]

Бурада ρ тыгыздыгы, х өзгүл енталпийи, т заманы, У_с катуу аймакнин харекет ылдамдыгыны, λ жылуулук мененткенлиги, Т температурасы ве С_Е көлөмдүк энергия кайнторыны көрсөтөт. Сол тарафтаки теримлер катыда энергия бирикимини ве каты харекетийле энергия твакцинанымыны; стор тарафтаки менентим терими температура градиенты неденийле каты үчүнде йайылан жылуулукйы темсил едер. Хажимсел бир жылуулук кайнторы булунмасы хâлинде бунун еткиси С_Е менен хесаба катылыр.

Дыш бет твакцинаным теңдемеи

Дыш корпус вейа диск бетинден чеврейе гечен жылуулук агымы шу илишкийле эсептелген:

\[ q=h_c(T_o-T_w) \]

q, бирим бет аланындан гечен жылуулук агымыдыр ве W/м² биримийле ифаде едилир. х_ж твакцинанымла жылуулук трансфер катсайжылуулукдыр ве W/(м²·К) бириминдедир. Т_о дыш ортам температураныны, Т_w болсо дувар температураныны гөстерир. Ишарет, дыш ортам менен дувар арасындаки температура айырмасына бторлы катары жылуулукнын ханги йөнде актыгыны белиртир.

Ана текстде табигый конвекция үчүн сырткы корпус катсайжылуулук 25 W/(м²·К) катары белиртилиркен Шечопо 2(б)’де 15 W/(м²·К) йазылмыштыр. Бу ики маани арасындаки уйушмазлык текстде ачыкланмамыштыр. Дыш ортам температурасы хер ики дурумда да 288,15 К’дир. Гөвде-канат-диск чөзүмүнү гөстерен Шечопо 2(ж), дыш диск бети үчүн болжол менен 1100 W/(м²·К) мааниини көрсөтөт.

Дөнен диск үчүн Нусселт бторынтжылуулук

Дыш диск бетиндеки конвекция коэффициентинын белирленмесинде сабит ве дөнен дисклер үчүн маалыматлен ампирик бторынты колдонулган:

\[ Nu_r=0{,}0253(Re_r)^{0{,}8} \]

Ну_р радйал конума бторлы Нусселт сайжылуулукны, Ре_р болсо жергиликтүү Рейнолдс саныны ифаде еден бойутсуз чоңлүклердир. Нусселт сайжылуулук, твакцинанымла жылуулук өтүшүнин йалнызжа менентимле герчеклешежек жылуулук актарымына катышыны темсил едер. Рейнолдс санынын 0,8 куввети, дөнме ве агымш ылдамдыгынын артмасыйла твакцинанымын догрусал олмайан бичимде гүчлендигини ифаде едер.

Геленексел адиабаттык натыйжалуулук

Денейсел ве сандык өндүрүмдүүлүкын каршылаштырылмасында колдонулган геленексел адиабаттык натыйжалуулук теңдемеи шөйледир:

\[ \eta_{ad}=\frac{\pi^{(\gamma-1)/\gamma}-1}{T_{t,2}/T_{t,1}-1} \]

η_ад адиабаттык натыйжалуулуки, π жалпы басым катышыны, γ салыштырма жылуулук катышыны, Т_т,1 кириш жалпы температурасыны ве Т_т,2 чыкыш топлам температураныны гөстерир. Денклем, белирли бир кысуу артышы үчүн идеал изентропик температура артышыны герчек жалпы температура артышыйла каршылаштырыр.

Бу диагнозм дуварлардан жылуулук гечмедиги дурумда термодинамикалык катары уйгундур. Акышкан каты бетлере жылуулук вердигинде чыкыш температурасы йалнызжа компрессор иши неденийле белирленмез. Бу неденле жылуулук кайбы, пайдадаки температура артышыны күчүлтерек герчек аеродинамик жоготуулар дегишмесе бменен гөрүнүрде дагы йүксек натыйжалуулук үретебилир.

Ешмаани адиабаттык натыйжалуулук

Ысы акжылуулукны энергия биланчосуна гери муунек үчүн эквивалент чыкыш топлам температурасы ве эквиваленттүү адиабаттык натыйжалуулук диагнозмланмыштыр:

\[ \eta'_{ad}=\frac{\pi^{(\gamma-1)/\gamma}-1}{T'_{t,2}/T_{t,1}-1} \]

\[ T'_{t,2}=T_{t,2}+\frac{Q}{\dot{m}C_p} \]

Т′_т,2, жылуулук өткөрүү еткиси дүзелтилмиш эквивалент чыкыш топлам температурасыдыр. Q агым талаасындан катуу аймактаре гечен топлам жылуулук өткөрүүни, ṁ массалык чыгымйи ве Ж_п сабит кысуутаки салыштырма жылуулук сыйымдуулугуни гөстерир. Q/(ṁЖ_п) терими, бирим агымдык чөйрө массасинден катыйа гечен энергиянин температура каршылыгыдыр.

Гүнтешик бир бензетмейле, геленексел хесап компрессорден чыкан хаванын температураныны йалнызжа макиненин йаптыгы ишин сонужу кабул едер. Ешмаани хесап болсо хаванын корпусйе бырактыгы жылуулукйы йениден энергия биланчосуна еклейерек, компрессор ишини дувар согутмасынын еткисинден айырмайа чалышыр.

Топлам енталпи артышы ве Euler канат иши

Акышканын жалпы энтальпия өсүшү шу теңдемеле эсептелген:

\[ \Delta h_t=C_p(T_{t,2}-T_{t,1}) \]

Δх_т жалпы энтальпия өсүшүдыр ве Ж/кг вейа кЖ/кг бириминдедир. Бу маани, гириш менен чыкыш жалпы температура фаркынын салыштырма жылуулук сыйымдуулугуйле чарпылмасыйла елде едилир. Ысы трансферинин булундугу дурумда бу артыш хем роторун йаптыгы иши хем де агымдык чөйрөын каты бетлерле энергия алышмаалыматшини ичерир.

Ротор канаттарынын агымдык чөйрөа актардыгы салыштырма иш Euler түрбомакине теңдемеийле эсептелген:

\[ L_u=U_2V_{t,2}-U_1V_{t,1} \]

Л_у бирим масса бвакцинана канат ишини, У жергиликтүү канат чевресел ылдамдыгыны ве В_т агымшын чевресел ылдамдык компонентини ифаде едер. 1 ве 2 индислери гириш ве чыкыш конумларыны белиртир. Адйабатик дурумда Δх_т менен Л_у арасындаки фарк дувар сүрүлүүсийле илишкмененндирилиркен, жылуулук трансферли түзүмландырмалар арасындаки ек фарк каты бетлерден гечен жылуулукйы йансытыр.

Зорланмыш твакцинаным бторынтжылуулук

Турбофан моторунда сырткы корпуснин фан чыкышындаки ылдам агымша маруз калабмененжеги сенарйо үчүн түз такта корреляциясы колдонулган:

\[ Nu=(0{,}03Re^{0{,}8}-871)Pr^{1/3} \]

Ну Нусселт сайжылуулукны, Ре Рейнолдс саныны ве Пр Прандтл сайжылуулукны ифаде едер. Прандтл сайжылуулук моментум йайылымы менен жылуулук йайылым арасындаки катышы гөстерир. Изилдөөда дыш агымш ылдамдыгы 100 м/с кабул едилмиш ве бу бторынтыйла сырткы корпус үчүн 250 W/(м²·К) конвекция коэффициенти алынган.

Аг бторымсызлыгы ве эксперименттик салыштыруу

Акышкан ве катуу аймактар үчүн айры тор көзкарандысыздыгы инжелемелери түзүмлмыштыр. Акышкан бөлгесинде беш тор севийеси маанилендирилмиш; сабит 105.000 Па чыгыш статикалык басымында массалык чыгым, жалпы басым катышы ве изентропиялык натыйжалуулук изленмиштир. Дувара битишик илк клетка йүксеклиги бүтүн түзүмландырмаларда 0,003 мм сечилмиш ве й⁺ мааниинин 3’үн астында тутулдугу билдирилген.

Акышкан торы 1,05 милйондан 1,22 милйон елемана чыкарылдыгында массалык чыгым дегишими 2×10⁻³ кг/с, изентропиялык натыйжалуулук дегишими болсо 4×10⁻⁴ үчүнде калмыштыр. Гөвде каты торы 65 бинден 79 бин елемана чыкарылдыгында натыйжалуулук дегишими 1×10⁻⁵, бүтүнлчек жылуулук агымы дегишими 7×10⁻⁴ W үчүнде калмыштыр.

Хесаплама нарки менен тактык арасындаки денге үчүн агымдык чөйрө бөлгесинде болжол менен 1,05 милйон, корпус катуу аймаксинде 65 бин ве диск катуу аймаксинде 79 бин елеман сечилмиштир. Нихаи торда канат бийиктиги бойунжа 87 клетка ве уч ачыклыгы үчүнде 17 радйал клетка булунмактадыр. Шечопо 5, канат учу ве агымдык чөйрө-катуу интерфейстеринде торын йогунлаштырылдыгыны көрсөтөт.

Шечопо 4’те адиабаттык чөзүм эксперименттик NASA Rotor 37 маалыматтарийле каршылаштырылмыштыр. Басынч катышы егрисинин генел бичими йакаланмыш, бирок сандык маанилер изилдөө аралыгынын чоң бөлүмүнде эксперименттик кысуу катышындан бираз йүксек калмыштыр. Верим егрисинин егилими йакаланмасына ртормен сандык натыйжалуулук эксперименттик маанилерин астында калмыштыр. Метин, тепе изентропиялык натыйжалуулукиндеки четтөөнын %3 ве дигер бир четтөөнын %1,5 үчүнде олдугуну билдирмектедир; бирок икинжи катышын жалпы басым катышына мы йокса башка бир өлчүте ми аит олдугу жүмледе ачыкча белиртилмемиштир.

Генел өндүрүмдүүлүк егрмененри не көрсөтөт?

Шечопо 6’нын пайдубал месажы, жылуулук өткөрүү шарттарынын жалпы басым катышыны абдан аз, геленексел теңдемеле хесапланан натыйжалуулуки болсо гөрүнүр бичимде дегиштирдигидир. Дөрт кысуу катышы егриси изилдөө аралыгы бойунжа нередейсе үст үсте гелмиштир. Сон туруктуу эсептөө нокталары да бирбирине йагымн калмыш; йалнызжа корпус конъюгацияланган жылуулук өткөрүү түзүмландырмасында кичинекей бир туруктуулук пайы авантажы билдирилген.

Изотермалдык корпус түзүмландырмасы, адиабаттык чөзүме ылайык дагы йүксек геленексел натыйжалуулук үретмиш ве эксперименттик натыйжалуулук егрисине дагы фазала йаклашмыштыр. Буга каршы йалныз корпусйи вейа корпус-канат-диски герчек каты менентимийле чөзен ешленик модельлер абдан дагы чектелген бир термалдык етки көрсөткөн. Физиксел ачыдан ен герчекчи кабул едмененн түзүмландырма 4’те натыйжалуулук артышы болжол менен %0,3 катары билдирилген.

Бу салыштыруу, изотермалык шартун тажрыйбале дагы ийи ешлешмесинин тек бвакцинана физиксел валидация сайыламайажторыны көрсөтөт. Изотермалдык дувар, корпус температураныны бүтүн бет бойунжа 288,15 К’йе зорлайарак герчек каты менентими ве дыш твакцинанымла олушандан абдан дагы йүксек бир согутма сторламыштыр.

Ешмаани натыйжалуулук неден ар түрдүү бир натыйжа вермектедир?

Шечопо 7’де жылуулук агымы эквивалент чыкыш температуранына еклендигинде дөрт эквиваленттүү адиабаттык натыйжалуулук егриси чоң өлчүде үст үсте гелмектедир. Бу, геленексел натыйжалуулук егрмененри арасындаки айкын фаркын бензер чоңлүкте бир аеродинамик терсинмезлик фаркыны темсил етмедигини көрсөтөт. Башка бир ифадейле изотермалык корпуснин йүксек гөрүнен натыйжалуулуки, чоң өлчүде агымштан дышары чекмененн жылуулукнын компрессор иши гиби маанилендирилмемесинден ширетүүланмактадыр.

Изилдөө бүтүн аеродинамик жоготууларын дегишмедигини кесин катары далилдебейт. Гөбек йагымнында кичинекей бирок өлчүлебилир агым талаасы дегишимлери булунмуштур. Ошентсе да топлам натыйжалуулук егрисиндеки чоң гөрүнүр фарк менен аеродинамик дегишимин чоңлүгү ошол эле дегилдир.

Радйал кысуу ве температура профиллери

Шечопо 8’де тепе натыйжалуулуки шартундаки жалпы басым катышы профиллери, канат бийиктигинин чоң бөлүмүнде эксперименттик натыйжаларла бензер егилим гөстермиш ве дөрт жылуулук түзүмландырма арасында абдан аз фарк сергмененмиштир. Гөбек йагымнындаки бүйүтүлмүш гөрүнүмде түзүмландырма 4’үн кичинекей бир жалпы басым катышы авантажы гөрүлмектедир.

Топлам температура катышы профиллери болсо жылуулук чектик шартына дагы дуйарлыдыр. Изотермалдык корпус түзүмландырмасы сырткы корпусйе йагымн үст ачыклык бөлгесинде ен чоң температура дүшүшүнү олуштурмуштур. Гөвде CHT ве корпус-канат-диск CHT натыйжалары эксперименттик температура егилиэмаль изотермалык натыйжатан дагы йагымн калмыштыр. Гөбеге ен йагымн болжол менен %10’лук бөлгеде түзүмландырма 4, диск ве канат аркылуу герчеклешен жылуулук өткөрүү неденийле адиабаттык хабли түзүмландырмалардан ар түрдүү бир температура профили үретмиштир.

Шечопо 9’даки туруксуздук чегина йагымн дурумда бензер давраныш сүрмүш, бирок сырткы корпус йагымнындаки жылуулук өткөрүүнден еткмененнен радйал бөлге кеңлемиштир. Изотермалдык түзүмландырма йине сырткы корпус йагымнында ен чоң жалпы температура азалмасыны олуштурмуштур. Гөбек бөлгесинде түзүмландырма 4’үн жалпы басым катышы ве енталпи дторылымындаки кичинекей фарклары сакталган.

Енталпи артышы, канат иши ве жылуулук агымы

Шечопо 10 ве 11, жалпы энтальпия өсүшү менен Euler канат ишини айры айры көрсөтөт. Топлам енталпи артышы, айрыкча хаб ве сырткы корпус йагымнында жылуулук чектик шартына ылайык дегишмиштир. Буга каршы канат иши профиллери ачыклыгын чоң бөлүмүнде бирбирине абдан йагымн калмыштыр. Бу натыйжа, температура ве енталпи профилиндеки дегишимин тамамынын роторун агымдык чөйрөа актардыгы меканик иштеки дегишимден ширетүүланмадыгыны дестмуунектедир.

Йапыландырма 4’те хаб йагымнында канат ишинин кичинекей өлчүде йүкселдиги гөрүлмүштүр. Бу артыша ошол эле бөлгеде хафиф бир жалпы басым катышы йүкселиши ешлик етмиштир. Йапыландырма 2 абдан дагы чоң жылуулук агымы олуштурмасына ртормен бензер бир канат иши вейа кысуу катышы казанжы үретмемиштир. Ошондуктан йалнызжа дагы фазала согутма, дагы ийи аеродинамик өндүрүмдүүлүк анламына гелмемектедир.

Шок толкунлары ве агымш ажыроосы

Шечопо 12’де тепе натыйжалуулуки шартунда соруу бетиндеки ажыроонын арткы кыры йагымнында башладыгы ве гөбеге догру гүчленерек бурчтук ажыроо нителиги казандыгы гөрүлмектедир. Канат йүксеклигинин болжол менен %20’синин үстүндө, октук хордаун болжол менен 0,4’ү живарында дүшүк дубал сүрүлүү чыңалуусу бөлгеси булунмасына ртормен агымш тепе натыйжалуулуки шартунда йениден бете бторлы калмактадыр.

Шечопо 13’те туруксуздук чегина йаклвакциналдыгында ажыроо дагы айкын хâле гелмекте, жергиликтүү бир ажыроо кабаржыгы олушмакта ве агымш дагы мененриде йениден бете бторланмактадыр. Шечопо 14’те %90 ачыклык кеситиндеки алдыңкы кыры шокунун соруу бетине чарпарак чек аралык катмарйла еткмененштиги ве ажыроойы башлаттыгы гөрүлмектедир. Шечопо 15’те %10 ачыклык кеситиндеки шок дагы алсызтыр ве ошол эле түр бир шок ширетилген ажыроо олуштурмамактадыр.

Генел ренк карталарында дөрт түзүмландырма арасындаки фарк кичинекей олдугу үчүн Шечопо 16’да белирли радйал кеситлерде дубал сүрүлүү чыңалуусу егрмененри каршылаштырылмыштыр. %50 ачыклыкта ажыроо ве кайра жабышуу конумлары дөрт чөзүмде болжол менен ошол эледыр. %10 ачыклыкта түзүмландырма 4, арткы кыры бурчтук ажыроонын башлангыжыны дигер түзүмландырмалара ылайык гежиктирмиштир. %90 ачыклыкта изотермалык түзүмландырма шок ширетилген ажыроойы ен фазала гежиктирен чөзүм катары гөрүнмектедир; бирок бу натыйжа, изотермалык шартун герчек дышы дережеде күчтүү согутма олуштурдугу чектелгенлыгыйла бирликте маанилендирилмелидир.

Шечопо 17’де туруксуздук чегина йагымн %10 ачыклык кеситиндеки статикалык басым толкунланмаларынын квадраттык орточонун тамыры маанилери каршылаштырылмыштыр. Йапыландырма 4 эң төмөн толкунланма аланыны үретмиш ве изилдөөчүлөр буну хаб йагымнында дагы туруктуу бир агым талаасына ишарет еден бир табылга катары йорумламыштыр. Бу натыйжа бүтүн компрессор үчүн эксперименттик бир туруктуулук гарантиси дегилдир; йалнызжа изилденген сандык кесит ве изилдөө ноктасы үчүн гечерлидир.

Дыш корпусдеки мажбурланган конвекцияын еткиси

Догал твакцинаным йерине 100 м/с дыш агымша каршылык гелен 250 W/(м²·К) мажбурланган конвекция катсайжылуулук уйгуландыгында сырткы корпус аркылуу гечен жылуулук агымы айкын бичимде артмыштыр. Шечопо 18, мажбурланган конвекция түзүмландырмасынын базы корпус бөлгелеринде табигый конвекцияа ылайык дагы йүксек мутлак жылуулук агымы олуштурдугуну көрсөтөт.

Буна каршын Шечопо 19’даки сырткы корпус дубал сүрүлүү чыңалуусу дторылымы гөрүнүр өлчүде дегишмемиштир. Изилдөөчүлөр генел компрессор көрсөткүчүнда да айкын бир дегишиклик теспит етмемиштир. Бу натыйжа, дыш бет согутмасынын жылуулук агымыны артырмасынын агымш гечидиндеки аеродинамик түзүмйы ошол эле өлчүде дегиштирмедигини көрсөтөт.

Изилдөөнүн күчтүү йөнлери

• Адйабатик, изотермалык ве ики ар түрдүү конъюгацияланган жылуулук өткөрүү йаклвакцинамы ошол эле компрессор ве изилдөө шарттары астында каршылаштырылмыштыр.
• Геленексел натыйжалуулук менен жылуулук агымы дүзелтилмиш эквивалент натыйжалуулук айрыларак термодинамикалык баалоо катасы гөрүнүр хâле гетирилмиштир.
• Генел өндүрүмдүүлүк егрмененринин йанында радйал профиллер, канат иши, енталпи артышы, дубал сүрүлүү чыңалуусу, Мажх саны ве кысуу толкунланмалары изилденген.
• Акышкан ве катуу аймактар үчүн тор көзкарандысыздыгы изилдөөлары түзүмлмыштыр.
• Адйабатик пайдубал чөзүм NASA Rotor 37 эксперименттик өндүрүмдүүлүк маалыматтарийле каршылаштырылмыштыр.
• Карарсызлык сынырына йагымн сечилмиш нокталар убакытка байланыштуу чөзүмлерле ошондой эле изилденген.
• Дыш корпус табигый конвекцияына ек катары мажбурланган конвекция сенарйосу бааланган.

Изилдөөнүн чектелгенлыклары

• Изилдөө рецензиядан өтпөгөн препринт.
• Анализ йалытылмыш тек бир роторла чектелген; статорлар ве абдан кадемели компрессор ешлешмеси хесапланмамыштыр.
• Айрынтылы инжелеме торырлыклы катары тасарым ылдамдыгынын %80’ине одакланмактадыр.
• Каты бөлгелерин тамамы болот кабул едилмиштир; герчек парча материалдари, темас каршылыклери ве каптоолар модельленмемиштир.
• Дыш корпус конвекция коэффициенти ампирик кабуллерле аныкталган ве табигый конвекция маании текст менен Шечопо 2 арасында тутарсыздыр.
• Гөвде, канат ве диск температураларынын вейа жылуулук агымларынын догрудан эксперименттик өлчөөүйле CHT валидациясы сунулмамыштыр.
• Тек гечитли айланма периоддуулук йаклвакцинамы чевресел катары асимметрияк агымш түзүмларыны темсил едемез.
• SST-RANS йаклвакцинамы бүтүн гечижи турбуленттүүлүк ве ажыроо масштаблерини догрудан чөзмез.
• Акышкан-каты интерфейсүнде фрозен-ротор йаклвакцинамы колдонулган.
• Замана бторлы хесапларын убакыт кадамы, үлгүлеме мөөнөтү ве убакыттык жакындашуу айрынтылары маалыматлмемиштир.
• Сайысал туруксуздук чеги, чыкыш басынжынын 100 Па артырылмасынын чөзүмү ыраксатмасыйла аныкталган; бу диагнозм эксперименттик айланма сталл вейа сурге өлчөөүйле ошол эле дегилдир.
• Йалнызжа тор көзкарандысыздыгы айрынтылы катары сунулмуш; материал айрыкчари, дыш конвекция коэффициенти ве турбуленттүүлүк модели үчүн капсамлы белгисиздик анализи маалыматлмемиштир.

Изилдөөнүн дестекледиги натыйжалар

• Ысыл сыныр шарттары чыкыш топлам температураныны ве айрыкча уч дуварлара йагымн радйал температура профилини айкын бичимде еткмененйебилир.
• Ысы акжылуулук хесаба катылмадан хесапланан геленексел компрессор натыйжалуулуки, аеродинамик жоготуу дегишимини олдугундан чоң гөстеребилир.
• Ысы акжылуулук эквиваленттүү адиабаттык натыйжалуулуке дâхил едилдигинде дөрт түзүмландырма арасындаки натыйжалуулук фаркы чоң өлчүде азалыр.
• Топлам кысуу катышы дөрт жылуулук түзүмландырма арасында йалнызжа кичинекей дегишикликлер көрсөткөн.
• Гөвде-канат-диск CHT чөзүмүнде хаб йагымнындаки ажыроо башлангыжы гежикмиш, канат иши ве кысуу катышы кичинекей өлчүде артмыштыр.
• Изотермалдык корпуснин эксперименттик топлам натыйжалуулуке дагы йагымн натыйжа вермеси, чектик шартнун физиксел катары догру олдугуну тек бвакцинана далилдебейт.
• Дыш корпусдеки мажбурланган конвекция жылуулук агымыны артырмыш, бирок изилденген шартда генел өндүрүмдүүлүкы гөрүнүр бичимде дегиштирмемиштир.

Изилдөөнүн канытламадыгы натыйжалар

• Изилдөө, изотермалык корпус шартунун герчек бир компрессорде догру чектик шарт олдугуну далилдебейт.
• Йаклвакцинак %0,3 натыйжалуулук дегишими герчек мотор өлчегинде йагымт түкетими вейа ылайыкв өндүрүмдүүлүкы иймененшмеси анламына гелмемектедир.
• Сайысал ажыроо гежикмеси, эксперименттик сталл маржы вейа сурге сыныры артышыны догрудан далилдебейт.
• Тек ротор натыйжалары абдан кадемели жогорку басым компрессорлерине догрудан генелленымдуулукез.
• Изилдөө белирли бир мотор, учак вейа энергия тетуманинде саха башаржылуулук гөстермемектедир.
• Зорланмыш дыш согутманын хер ылдамдыкда, хер компрессорде вейа дагы жогорку температура фаркларында еткисиз олдугу сонужуна варыламаз.
• Сайысал модель узак мөөнөттүү бекемдик, термалдык герилме, чарчоо вейа парча өмрү баалооси сунмамактадыр.
• Изилдөө коммерциялык бир компрессор тасарымынын коопсуздук вейа өндүрүмдүүлүк гарантисини сторламамактадыр.

Изилдөөнүн Йөнтеми ве Булгулары

Текник ыкма өзети

Ана табылгаларын салыштыруулы өзети

Генел билимсел баалоо

Изилдөөнүн ен күчтүү сонужу, компрессор натыйжалуулукинин йорумланмасында термалдык энергия алышмаалыматши менен аеродинамик кайбын бирбиринден ажыроосы геректигини гөстермесидир. Изотермалдык корпус шарту эксперименттик натыйжалуулук мааниине дагы йагымн натыйжа версе де айрынтылы температура профиллери ве ешленик чөзүмлер, бу уйумун физиксел жылуулук өткөрүүни догру темсил етмедигини көрсөтөт.

Йерел агым талаасы ачжылуулукндан жылуулук өткөрүү тамамен пасиф дегилдир. Канат ве диск катуу аймактаринин чөзүме дâхил едилмеси хаб йагымнындаки температура, ажыроо башлангыжы, басым термелүүсү ве канат иши үстүндө кичинекей еткмененр олуштурмуштур. Бирок бу жергиликтүү иймененшмелер, геленексел натыйжалуулук егрмененринде гөрүлен бүтүн фаркы ачыклайажак чоңлүкте дегилдир.

Изилдөөнүн абдан кадемели компрессорлере илишкин сонужу бир болжолдоодүр: Уч дувар температура профили айкын бичимде дегиштиги үчүн кийинки кадемелерин гириш температурасы ве кадеме ешлешмеси еткмененнебилир. Бу меканизма мевжут изилдөөда догрудан сыноо едилмемиштир. Гележекте абдан кадемели геометри, дагы чоң газ-каты температура фарклары ве өлчүлмүш каты температураларыйла догруланмыш CHT модельлери гереклидир.

Булак жана метод эскертүүсү

Изилдөөнүн өзгүн ады: Тхе Еффежт оф Хеат Трансфер он тхе Жомпрессор Перформанже

Йазарлар ве тартиплары: Xуегао Wанг; Хонгwеи Йан; Йузе Лиу; Йоу Зуо; Xинqиан Зхен; Баотонг Wанг.

Еш биринжи автор: Изилдөөдө еш биринжи авторлык вейа тең салым билгиси белиртилмемиштир.

Сорумлу автор: Хонгwеи Йан. Метинде жооптуу автор е-поста адреси lepidum@outlook.com катары маалыматлмиштир.

Йазар-мекеме ешлешмелери:

• Xуегао Wанг: Натионал Кей Лабораторй оф Трансиент Пхйсижс, Нанжинг Университй оф Сжиенже анд Тежхнологй, Нанжинг, Чин.
• Хонгwеи Йан: Сжхоол оф Вехижле анд Мобилитй, Тсингхуа Университй, Пекин, Чин; СиноХаwк Поwер Тежхнологй Жо., Лтд, Неижианг, Чин.
• Йузе Лиу: Stате Кей Лабораторй оф Мултимодал Артифижиал Ынтеллигенже Сйстемс, Ынституте оф Аутоматион, Жхинесе Ажадемй оф Сжиенжес, Пекин, Чин; Сжхоол оф Артифижиал Ынтеллигенже, Университй оф Жхинесе Ажадемй оф Сжиенже, Пекин, Чин.
• Йоу Зуо: Дигитал Тwин Ресеаржх Жентер, Ынституте оф Енгинееринг Тхермопхйсижс, Жхинесе Ажадемиж оф Сжиенже, Пекин, Чин; Натионал Кей Лабораторй оф Сжиенже анд Тежхнологй он Адванжед Лигхт-Дутй Гас-Турбине, Жхинесе Ажадемиж оф Сжиенже, Пекин, Чин.
• Xинqиан Зхен: Сжхоол оф Вехижле анд Мобилитй, Тсингхуа Университй, Пекин, Чин.
• Баотонг Wанг: Ынституте фор Аеро Енгине, Тсингхуа Университй, Пекин, Чин.

Курум адлары, изилдөөдө маалыматлдиги бичиме мүмкүн олдугунжа садык тутулмуштур. Метинде базы мекемелер үчүн “Жхинесе Ажадемй оф Сжиенжес”, базылары үчүн болсо “Жхинесе Ажадемиж оф Сжиенже” йазымы колдонулган; бу йазым фаркы сессизже тек бичиме дөнүштүрүлмемиштир.

DOI: 10.2139/ssrn.7201740

Ширетүү түрү: Сайысал модельлеме ве симуляция изилдөөсы нителигинде препринт изилдөө макалеси.

Йайын платформау: SSRN.

Дерги: Хакемли бир журнал ады бу үйүрмде йер алмамактадыр ве йайымланмыш журнал үйүрмү догруланамамыштыр.

Йайыневи: Айры бир өзгүн журнал басмакана булунмамактадыр. SSRN, Елсевиер’е аит бир препринт ве еркен изилдөө платформаудур; бу кайыт хакемли акыркы журнал жарыялооы дегилдир.

Йайын йылы: 2026.

Хакемлик дуруму: Бул изилдөө бир препринттир ве рецензиядан өткөн эмес. Метнин хер сайфасында “Препринт нот пеер ревиеwед” уйаржылуулук булунмактадыр.

Ресмî ширетүү шилтемесы: https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=7201740

Вери кулланылабилирлиги: Йазарлар, маалыматтарин талеп үзерине сторланажторыны билдирмиштир.

Чыкар чатышмасы: Йазарлар, изилдөөнү еткмененйебмененжек билинен бир мали чыкар вейа кишболсол илишки булунмадыгыны бейан етмиштир.

Йазар салымы ноту: Макаленин автор сатырында алты изилдөөжы булунмасына ртормен ЖРедиТ салым бейанында йалнызжа Xуегао Wанг ве Хонгwеи Йан’ын ылайыквлери ачыкланмыштыр. Xуегао Wанг үчүн маалымат дүзенлеме, изилдөө ве илк таслак йазымы; Хонгwеи Йан үчүн бичимсел анализ менен гөзден гечирме ве дүзенлеме ылайыквлери белгиленген. Йузе Лиу, Йоу Зуо, Xинqиан Зхен ве Баотонг Wанг’ын салым роллери бу үйүрмде ошондой эле ачыкланмамыштыр.

Бу Түркче ачыклама, йүкленен 15 сайфалык изилдөө баштан сона инжеленерек даярдалган. Билимсел ыкма, сандык маанилер, теңдемелер, сүрөтлер ве натыйжалар йалнызжа изилдөөдө сунулан ичериктен актарылмыштыр. Дыш ширетүүлар йалнызжа DOI, SSRN кайды, платформа нителиги ве хакемлик дурумунун библийографик догруланмасы амажыйла кулланылмыш; макаленин билимсел табылгаларына дышарыдан йени натыйжа екленмемиштир.

Изилдөөнүн башлыжа чектелгенлыклары; хакем баалоосинден гечмемеси, тек ве йалытылмыш ротор геометрисине дайанмасы, айрынтылы анализлерин тасарым ылдамдыгынын %80’инде йогунлашмасы, герчек каты температуралары ве жылуулук агымларыйла догрудан эксперименттик CHT валидациясы сунмамасы, абдан кадемели ешлешмейи эсептөөмасы ве догал конвекция коэффициенти менен базы түзүмландырма адландырмаларында текст ичи тутарсызлыклар булунмасыдыр. Сонучлар бу чектелгенлыклар көңүл бурууе алынарак окунмалыдыр.