تست کسکید (Cascade) یک تکنیک تجربی ضروری است که در توسعه و بهینه‌سازی اجزای توربوماشین‌ها مانند تیغه‌های کمپرسور و پره‌های توربین استفاده می‌شود. این به پژوهشگران و مهندسان اجازه می‌دهد تا عملکرد آیرودینامیکی پروفیل‌های تیغه را تحت شرایط مختلف جریان مطالعه کنند و از کارایی بهینه و قابلیت اطمینان طراحی نهایی اطمینان حاصل کنند.

جنبه‌های کلیدی تست کسکید در توربوماشین‌ها عبارتند از:

چیدمان و تاسیسات تست

آزمایش‌های کسکید معمولاً در تونل‌های باد تخصصی یا تست سل (Test Cell) انجام می‌شوند، جایی که یک آبشار خطی از تیغه‌ها (یا ایرفویل‌ها) در یک محیط جریان کنترل‌شده نصب می‌شود. بسته به اهداف خاص آزمون، کسکید می‌تواند دو بعدی (2D) یا سه بعدی (3D) باشد.

اندازه‌گیری جریان

آزمایش کسکید شامل اندازه‌گیری پارامترهای مختلف چریان شامل فشار، سرعت، و شدت تلاطم در مکان‌های مختلف در اطراف پروفیل‌های تیغه و پره است. این اندازه‌گیری‌ها به ارزیابی عملکرد آیرودینامیکی تیغه‌ها و پره‌ها از جمله نیروی برآ (Lift)، نیروی پسا (Darg) و راندمان (Efficiency) کمک می‌کند.

شرایط مرزی

تأسیسات تست می‌تواند شرایط جریان متفاوتی مانند اعداد ماخ، اعداد رینولدز و سطوح آشفتگی متفاوت ایجاد کند تا طیف وسیعی از شرایط عملیاتی را که ممکن است توربوماشین‌ها در کاربردهای دنیای واقعی با آن مواجه شوند، شبیه‌سازی کند.

اعتبارسنجی طراحی

تست کسکید در اعتبارسنجی و اصلاح طراحی تیغه‌ها و پره‌های توربوماشین‌‌ها مؤثر است. با مقایسه نتایج تجربی با پیش‌بینی‌های محاسباتی، مهندسان می‌توانند دقت مدل‌های طراحی خود را بهبود بخشند و پروفایل‌های تیغه‌ها و پره‌ها را برای عملکرد بهتر بهینه کنند.

تشخیص پیشرفته

امکانات آزمایش کسکید مدرن اغلب از تکنیک‌های تشخیصی پیشرفته مانند سرعت‌سنجی تصویری ذرات (PIV) و سرعت‌سنجی داپلر لیزری (LDV) برای به دست آوردن اندازه‌گیری‌های دقیق میدان جریان و به دست آوردن بینش عمیق‌تر در مورد آیرودینامیک پیچیده تیغه‌ها و پره‌های توربوماشین‌ها استفاده می‌کنند.

جمع‌بندی

آزمایش کسکید ابزار قدرتمندی برای درک و بهینه‌سازی عملکرد آیرودینامیکی پره‌های توربوماشین‌‌ها است. با ارائه داده‌های تجربی ارزشمند، آزمایش‌های کسکید به اعتبارسنجی و اصلاح طراحی اجزای کمپرسور و توربین کمک می‌کنند و در نهایت منجر به سیستم‌های توربوماشینی کارآمدتر و قابل اعتمادتر می‌شوند.