افزایش اثربخشی خنک کاری لایه ای پره توربین در حال چرخش با استفاده از سوراخ تزریق شکل داده شده

Abstract

در تحقیق حاضر افزایش اثربخشی خنک کاری لایه ای پره توربین با استفاده از مجرای گسترش یافته طولی انجام شده است. در این راستا خنک کاری لایه ای پره توربین در سه سرعت چرخش صفر، 300 و 500 دور بر دقیقه با استفاده از دو نوع سوراخ استوانه ای و سوراخ گسترش یافته طولی مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل عددی سه بعدی میدان جریان و انتقال حرارت آشفته خنک کاری لایه ای در پره توربین با استفاده از مدل های اصلاح شده رینولدز پایین k-ε انجام شده است. برای خنک کاری با سوراخ استوانه ای، نتایج شبیه سازی عددی تحقیق حاضر در سرعت های دورانی مختلف با مقادیر تجربی موجود مقایسه شده است. نتایج عددی بدست آمده نشان می دهد که مدل های رینولدز پایین توانایی قابل قبولی در پیش بینی اثربخشی خنک کاری لایه ای در پره توربین دارد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزایش سرعت دورانی پره به واسطه ایجاد شتاب کریولیس، منجر به انحراف جریان هوای خنک کننده از روی خط مرکزی می شود. انحراف جریان هوای خنک کننده باعث کاهش میزان اثربخشی در خط مرکزی پره به ویژه در پایین دست سوراخ تزریق می شود. همچنین تزریق هوای خنک از طریق سوراخ گسترش یافته طولی منجر به کاهش اختلاط هوای خنک و جریان هوای گرم می شود. مقایسه نتایج نشان می دهد که اثربخشی خنک کاری سوراخ گسترش یافته طولی به طور محسوسی بیشتر از اثربخشی سوراخ استوانه ای است.