بررسی تجربی اثرات زائده‌های طولی بر اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای ناشی از روزنه های نخودی در پره‌های توربین‌های گازی

Abstract

در تحقیق حاضر، اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای ناشی از روزنه‌های نخودی شکل با افزودن زائده‌های طولی در ناحیه‌ی پس از خروجی جت‌ها، به‌صورت تجربی با استفاده از روش دمانگاری مادون‌قرمز بررسی شده است. اندازه‌گیری‌ها در عدد رینولدز 10000 (بر اساس مشخصات جریان اصلی و قطر معادل روزنه‌ی جت) و زاویه‌ی تزریق 30 درجه روی صفحه‌ی آزمون با استفاده از جت‌های دارای روزنه‌ی شکل‌یافته‌ی نخودی انجام شده است. بررسی‌ها برای چند حالت مختلف شامل سه ارتفاع زائده(0.345D, 0.522D, 0.696D)، سه فاصله‌ی بین دو زائده‌ی مجاور(0.8D, 1D, 1.2D) و سه طول زائده‌ها(8D, 16D, 24D) انجام شده که در آنها، D قطر روزنه‌ی خنک‌کاری معادل برای روزنه‌ی نخودی می‌باشد. اثرات نسبت‌دمش در چهار حالت شامل 4/0، 5/0، 7/0 و 8/0 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که زائده‌های مورد نظر، با مهار کردن جریان جت تزریق شده، می‌توانند تا حد زیادی اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای را افزایش ‌دهند. در بهترین نسبت‌دمش مربوط به هر هندسه، درصد افزایش اثربخشی متوسط‌گیری شده در کل ناحیه‌ی پایین‌دست جت در حالت دارای زائده‌های طولی، در مقایسه با حالت بدون زائده، 4/41% می‌باشد. در حقیقت، این زائده‌ها با کنترل گردابه‌های خلاف هم‌گرد و محدود کردن پخش جت‌های خنک‎‌کننده، از اختلاط گازهای داغ با جت‌های خنک‌کاری لایه‌ای جلوگیری می‌کنند.