Analyse analytique de la conception de turbine à rotor sans pales pour des performances améliorées

Le désir croissant de solutions énergétiques propres et efficaces a alimenté des avancées considérables dans la technologie des turbines. Cette étude a proposé une approche conceptuelle pour améliorer la performance des turbines sans pales en utilisant une technique analytique, et les solutions analytiques ressemblent à la configuration expérimentale pour une enquête en dynamique des fluides d'un rotor pour des effets de fluide réel. Les équations de Navier-Stokes pour l'écoulement des fluides en coordonnées cylindriques ont été simplifiées pour un écoulement bidimensionnel en ignorant la direction et la vitesse axiales, et une intégration directe a été utilisée en conjonction avec des solutions par expansion en séries. Les données expérimentales ont été utilisées pour vérifier les solutions analytiques de la dynamique des fluides du rotor. Le résultat du modèle a été comparé aux solutions calculées précédemment de la dynamique des fluides d'un rotor à disque dans une turbine sans pales. Les modèles de turbine à disque ont été utilisés pour prédire la vitesse radiale, la vitesse tangentielle, le gradient de pression, le débit volumique, le couple du rotor, la contrainte de cisaillement sur les parois internes et externes du disque, et l'efficacité du rotor. Le modèle a été validé en utilisant des données expérimentales avec une efficacité de 23,9%, le modèle de solution théorique était de 34%, et l'efficacité analytique était de 24,3%. La comparaison de l'efficacité du modèle des solutions analytiques par rapport au modèle des solutions théoriques a révélé une différence substantielle, cependant, la corrélation entre les résultats théoriques et analytiques calculés est significative. Les études précédentes ont utilisé des solutions calculées pour des modèles, mais les solutions analytiques actuelles les ont surclassées. La sortie du modèle sera précieuse pour les ingénieurs construisant la turbine à disque. Elle démontre un lien fort entre la recherche analytique et expérimentale de la turbine sans pales.