Bir kompresörün basınç-debi eğrisi sağdan sola yükselir ve bir tepe yapar. Tepe noktasının solu çalışma alanı değil, kararsızlık alanıdır.
İki farklı olay
Dönel kopma (rotating stall). Kanat kanalarının bir kısmı ayrılır ve bu ayrılmış bölge, rotorun çevresinde rotordan farklı bir hızla döner. Debi ortalama olarak sabit kalabilir ama kanatlar dönüşümlü olarak yüklenip boşalır — yorulma açısından tehlikelidir ve verimi düşürür.
Surge. Bütün sistemin kararsızlığıdır: akış aniden tersine döner, aşağı akış hacmi boşalır, basınç düşer, akış yeniden ileri döner. Düşük frekanslı, yüksek genlikli bir çevrimdir. Sesi duyulur, eksenel yatak yükleri fırlar ve kısa sürede hasar verir.
Ayrım önemlidir: dönel kopma kompresörün içinde yereldir, surge sistemin tamamını ilgilendirir ve aşağı akış hacmine bağlıdır. Aynı kompresör, farklı boru hacimleriyle farklı surge davranışı gösterir.
Modelleme sonuçları
Surge tek başına kompresör modeliyle çalışılamaz. Sistem hacmi ve direnci modele girmelidir; izole bir kanat kanalı analizi surge sınırını veremez.
Kalıcı rejim, eğrinin sol ucunda yakınsamaz ve bu çoğu zaman fiziğin habercisidir. Bkz. yakınsama notu.
Tek kanal periyodik model yetersiz kalır. Dönel kopma tanımı gereği çevresel simetriyi bozar; tek kanal modeli onu yasaklar. Bkz. simetri notu ve dönen makineler notu.
Sıkıştırılabilirlik gereklidir. Basınç oranı anlamlıysa yoğunluk değişimi ihmal edilemez. Bkz. sıkıştırılabilir akış notu.
Pratik çıktı
Analizden beklenen genellikle surge çevrimini birebir yeniden üretmek değil, surge payını vermektir: çalışma noktası kararsızlık sınırından ne kadar uzakta. Kısmi debide ayrılmanın nerede başladığını görmek, bu payı geometrik olarak artırmanın yolunu da gösterir.
Kaynaklar
- Menter, F. R. (1994). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal, 32(8), 1598–1605. DOI: 10.2514/3.12149
- Launder, B. E., Reece, G. J. & Rodi, W. (1975). Progress in the development of a Reynolds-stress turbulence closure. Journal of Fluid Mechanics, 68(3), 537–566.