การเพิ่มสมรรถนะของดิฟฟิวเซอร์โดยการใช้วอร์เทกซ์เจเนอเรเตอร์

Abstract

ศึกษาผลของระยะห่างระหว่างวอร์เทกซ์เจเนอเรเตอร์ ต่อสมรรถนะของดิฟฟิวเซอร์ที่มีการไหล 3 ลักษณะ โดยใช้วอร์เทกซ์เจเนอเรเตอร์แบบครึ่งปีกสามเหลี่ยมที่มีมุมปะทะเท่ากับ 15 องศา มุม sweepback เท่ากับ 70 องศา และมีความสูงในเทอมของ h/triangle เท่ากับ 1.3 โดยที่ h เป็นความสูงของปลายปีกจากพื้นและ triangle เป็นความหนา 95% ของชั้นขอบเขต โดยได้ทดลองในดิฟฟิวเซอร์ผนังตรง หน้าตัดสี่เหลี่ยม ที่มีอัตราส่วนพื้นที่เท่ากับ 3.9 และมีการไหลแบบ Transitory stall (2theta = 28 ํ), Fully-developed stall (2theta = 50 ํ) และ Jet flow (2theta = 70 ํ) และมีเรโนลด์นัมเบอร์ ที่คำนวณจากความกว้างของทางเข้าดิฟฟิวเซอร์เท่ากับ 1.6 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 จากผลการทดลองพบว่าสมรรถนะของดิฟฟิวเซอร์แบบ Transitory stall และ Fully-developed stall ที่บ่งชี้ด้วย สัมประสิทธิ์ความดันเพิ่ม (CP) จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เมื่อ triangle/S เพิ่มจาก 0 ถึง 0.25 โดยที่ S คือ ระยะห่างระหว่างวอร์เทกซ์เจเนอร์เรเตอร์ แต่ในช่วง triangle/S มากกว่า 0.25 ขึ้นไป CP จะมีค่าประมาณคงที่และจากผลการทดลองพบว่าที่ triangle/S = 0.25 จะให้ค่า CP สูงสุด โดยค่า CP ของดิฟฟิวเซอร์แบบ Transitory stall จะเพิ่มขึ้นถึง 50% ขณะที่ CP ของดิฟฟิวเซอร์แบบ Fully-developed stall จะเพิ่มขึ้น 25% โดยที่สัมประสิทธิ์การสูญเสีย (K) มีค่าลดลงเล็กน้อยประมาณ 5% ในทางตรงกันข้ามสำหรับดิฟฟิวเซอร์แบบ Jet flow พบว่าการใช้วอร์เทกซ์เจเนอเรเตอร์ที่มีขนาดเหมือนกับในงานวิจัยนี้ จะไม่ทำให้ค่า Cp เปลี่ยนแปลงเท่าใดนัก และค่า K มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นไม่มาก นอกจากนั้นโดยทั่วไปแล้วพบว่าการใช้วอร์เทกซ์เจเนอเรเตอร์ในช่วง triangle/S เพิ่มจาก 0 ถึง 0.25 จะทำให้การกระจายความดันรวมที่หน้าตัดทางออกสม่ำเสมอมากขึ้น โดยในงานวิจัยนี้ได้ใช้สัมประสิทธิ์ความเบี่ยงเบนความดันรวม (D) กับค่าความเบี่ยงเบน (sigmaCPT) เป็นตัวบ่งชี้ความสม่ำเสมอ และได้อภิปรายเปรียบเทียบความเหมาะสมของพารามิเตอร์ทั้งสอง ในการใช้งานลักษณะต่างๆ กัน จากงานวิจัยนี้ทำให้สรุปได้ว่า การเลือกใช้วอร์เทกซ์เจเนอเรเตอร์และพารามิเตอร์ของวอร์เทกซ์เจเนอเรเตอร์ ในการเพิ่มสมรรถนะให้กับดิฟฟิวเซอร์ จะขึ้นอยู่กับลักษณะของดิฟฟิวเซอร์ และการไหลในดิฟฟิวเซอร์คือแบบ Transitory stall, Fully-developed stall หรือแบบ Jet flow เป็นหลัก โดยพบว่าเนื่องจากลักษณะการไหลแบบ Transitory stall และ Fully-developed stall มีความคล้ายคลึงกัน ดังนั้นพารามิเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับทั้งสองลักษณะการไหลจึงใกล้เคียงกัน ในทางตรงกันข้ามเนื่องจากลักษณะการไหลในดิฟฟิวเซอร์แบบ Jet flow จะต่างกับลักษณะการไหลทั้งสองข้างต้นอย่างมาก พบว่าถ้าต้องการเพิ่มสมรรถนะ CP อาจจำเป็นต้องใช้วอร์เทกซ์เจเนอเรเตอร์ ที่มีประสิทธิภาพในการถ่ายเทโมเมนตัมไปสู่บริเวณผนัง มากกว่าที่ใช้ในงานวิจัยนี้