تحقیق رایگان با موضوع مقایسه نتایج و نام تجاری


Widget not in any sidebars
انتخاب المان و اندازه شبکه مناسب از ارکان ضروری به منظور انجام یک تحلیل المان محدود صحیح می‌باشد. انتخاب شبکه‌بندی ریز باعث افزایش دقت تحلیل و در عین حال طولانی شدن زمان محاسبات می‌شود. از طرفی استفاده از شبکه‌های بزرگتر از دقت محاسبات می‌کاهد. بنابراین باید اندازه شبکه مناسب به کمک فرایند همگرایی حل‌های مسئله تعیین گردد.
باید توجه کرد که به خاطر رفتار پیچیده ماده و شرایط هندسی غیرخطی و تعداد دوره‌های بارگذاری زیاد، زمان حل مسئله بسیار طولانی است، به همین علت باید در شبکه‌بندی مدل هندسی دقت کرد و از حداقل تعداد المان ممکن که جواب مناسب را ارائه می‌دهد استفاده نمود. به همین منظور، در این مدل برای یک چرخه بارگذاری توربین همگرایی شبکه‌بندی بررسی شده است. برای انجام این کار ابتدا فرم کلی شبکه‌بندی انتخاب شده و سپس تعداد المان‌ها تغییر داده شده است. این روند تا زمانی که مقدار تنش‌ها به ازای افزایش تعداد المان‌ها تغییر محسوسی نکند ادامه پیدا کرده است.
محل ریشه پره‌های ردیف اول تا چهارم (نقاط یک تا چهار در شکل 4-10)، محل اتصال دیسک‌های روتور توربین به یکدیگر (نقاط پنج و شش در شکل 4-10) و محل اتصال روتور به شفت سراسری (نقطه هفت در شکل 4-10) نقاط بحرانی مدل هستند که به علت شرایط هندسی در آن‌ها تمرکز تنش رخ می‌دهد. بنابراین تمامی نقاط مذکور در فرایند همگرایی شبکه‌بندی مورد بررسی قرار گرفتند و ابعاد مناسب المان‌ها برای این نقاط تعیین گردید. لازم به ذکر است به علت پیچیدگی هندسه مدل، فرایند شبکه‌بندی به صورت دستی صورت گرفت.
شکل ‏410 نقاط بحرانی مسئله برای در نظر گرفتن فرایند همگرایی شبکه‌بندی
در شکل‌های زیر روند همگرایی شبکه‌بندی به صورت تغییرات تنش ون‌میزز بر حسب تعداد گره‌های مدل روتور در سه نقطه بحرانی روتور شامل ریشه پره‌های ردیف دوم و چهارم و شکاف داخلی روتور (نقاط 2، 4 و 5 در شکل 4-10) مشاهده می‌شود.
شکل ‏411 همگرایی شبکه‌بندی در ریشه پره‌ ردیف دوم
شکل ‏412 همگرایی شبکه‌بندی در ریشه پره ردیف‌ چهارم
شکل ‏413 همگرایی شبکه‌بندی در محل اتصال دیسک‌های توربین
مشاهده می‌شود که به ازای 30008 گره، نتایج المان محدود به همگرایی رسیده است. شکل 4-14 شبکه‌بندی مدل در ریشه پره ردیف دوم و شکل 4-15 شبکه‌بندی نهایی مدل روتور را نشان می‌دهد.
شکل ‏414 شبکه‌بندی مدل در ریشه پره ردیف دوم
شکل ‏415 شبکه‌بندی نهایی مدل روتور
برای انتخاب نوع و مرتبه المان، تحلیل المان محدود برای هر دو نوع المان مرتبه اول و دوم انجام گرفت. با مقایسه نتایج به‌دست آمده مشخص گردید که استفاده از المان مرتبه دوم موجب کاهش تعداد المان‌ها می‌شود و همگرایی نتایج، بهتر حاصل می‌گردد؛ که این امر به دلیل هندسه و ماهیت غیرخطی مسئله حاضر می‌باشد. المان مرتبه دوم در مدل‌سازی مسائل یکنواخت (مسائلی که شامل تماس، برخورد یا اعوجاج شدید المان‌ها نباشند) دقت بیشتری دارد و اثر تمرکز تنش را بهتر مدل‌سازی می‌کند. همچنین تعداد المان کمتری برای مدل‌سازی هندسی سطوح انحنادار نیاز است. ‌بنابراین برای تحلیل مسئله، المان مرتبه دوم انتخاب شد[52].
برای شبکه‌بندی روتور از المان CAX8 که یک المان چهارضلعی از مرتبه دوم می‌باشد استفاده شد (شکل 4-16). این المان مخصوص مسائل تقارن‌محوری است و دارای هشت گره می‌باشد.
شکل ‏416 المان چهارضلعی CAX8
گام‌های حل
بر اساس تاریخچه روشن و خاموش شدن توربین، تعیین گام‌های حل مسئله انجام گرفت. با فرض یکسان بودن زمان هر چرخه کاری توربین، طبق جدول 4-3 زمان انجام هر چرخه کاری شامل آغاز به کار توربین تا خاموش شدن آن برابر با 231 ساعت می‌باشد. زمان راه‌اندازی روتور برای رسیدن به سرعت ماکزیمم برابر با 15 دقیقه می‌باشد و زمان رسیدن به حالت پایدار حرارتی برابر با 50 دقیقه می‌باشد.
مسئله برای تعداد چرخه‌های بارگذاری توربین تا وضعیت فعلی انجام گرفت. هر چرخه کاری توربین شامل سه گام می‌باشد. گام اول فرایند آغاز به کار توربین را مدل‌سازی می‌کند که روتور از شرایط اولیه در مدت 15 دقیقه به وضعیت پایدار تنشی و در مدت 50 دقیقه به وضعیت پایدار حرارتی می‌رسد. گام دوم شرایط پایدار روتور را در مدت 230 ساعت در نظر می‌گیرد. در گام سوم خاموش شدن توربین و رسیدن به شرایط محیط در مدت 50 دقیقه مدل‌سازی می‌گردد. گام اول و سوم به صورت آنالیز استاتیکی می‌باشند که اثرات خستگی را بر اساس معیار پلاستیسیته دوره‌ای در نظر می‌گیرند و گام دوم به صورت آنالیز شبه‌استاتیکی است که اثر پدیده زمانمند خزش را مدل می‌کند. این روند برای هر چرخه کاری توربین تکرار شده است (شکل 4-17).
شکل ‏417 گام‌های حل برای یک چرخه کاری توربین
تعیین خواص مکانیکی جنس روتور
تعیین خواص مکانیکی جنس روتور
مقدمه
در این فصل شیوه شناسایی جنس روتور توربین گاز و استخراج پارامترهای آن به منظور استفاده در تحلیل المان محدود بیان می‌شود. معادلات متشکله که رفتار مواد را بیان می‌کنند، دارای ضرایبی هستند که به آن‌ها ضرایب مشخصه یا ثابت‌های ماده می‌گویند. این ثابت‌ها به جنس ماده و دما بستگی دارند. بنا‌براین برای تحلیل رفتار مواد نیاز است تا این ثابت‌ها را از آزمایش‌های مختلف به‌دست آورد. در این فصل روش‌های تعیین این ثابت‌ها از آزمایش‌های مختلف بیان شده است. همچنین آزمایش‌های صورت گرفته و نتایج حاصل نیز به تفصیل بیان شده‌ان
د.
شناسایی جنس روتور توربین گاز
جنس روتور توربین گاز مورد مطالعه فولاد آلیاژی با نام تجاری 1-1/4CrMoV می‌باشد. این فولاد از دسته فولادهای کم‌آلیاژ است که در دهه‌های گذشته در ساخت روتور توربین‌های گاز و بخار کاربرد داشته است. امروزه این فولاد در ساخت روتور توربین گاز به‌کار نمی‌رود و کاربرد فعلی آن برای اتصالات توربین‌ها می‌باشد.
با جستجو در میان فولادهای آلیاژی با استفاده از مرجع کلید فولاد مشخص گردید که عناصر تشکیل‌دهنده و درصد هر یک از اجزاء برای فولاد آلیاژی روتور مطابقت خوبی با فولاد آلیاژی 21CrMoV5-7 دارد[53]. عناصر تشکیل‌دهنده فولاد آلیاژی 1-1/4CrMoV و فولاد آلیاژی 21CrMoV5-7 به همراه درصد آنها در جدول 5-1 با یکدیگر مقایسه شده‌اند.
جدول ‏51 ترکیب شیمیایی و درصد عناصر روتور و فولاد21CrMoV5-7
ترکیب شیمیایی [ Wt% ]