شبیه سازی عددی تاثیر نسبت دمش و شکل مقطع منفذها بر خنک کاری لایه ای یک صفحه تخت

به منظور افزایش راندمان توربین های گاز مدرن، معمولا دمای گاز داغ ورودی به توربین فشار بالا در محدوده دمای ذوب آلیاژهایمورد استفاده در ساخت پره های توربین می باشد. در کنار پیشرفت های علم متالورژی، یکی از رایج ترین روش های حفظ پره ها وبدنه محفظه افتراق، روش خنک کاری لایه ای می باشد که در آن لایه ای از جریان خنک کاری بین سطح و جریان گاز داغ عبوریایجاد می گردد تا گاز داغ خروجی از محفظه افتراق و ورودی به توربین موجب از بین رفتن پره نگردد. در مقاله حاضر با استفاده ازروش حجم محدود، خنک کاری لایه ای روی یک صفحه تخت بر اساس یک مدل تجربی موجود مورد تحلیل عددی قرار گرفتهاست. جریان به صورت سه بعدی، پایا، تراکم ناپذیر، لزج، آشفته و تک فاز در نظر گرفته شده است. معادلات حاکم بر جریان سیال،معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی می باشند و همچنین مدل آشفتگی مورد استفاده، مدل k-ε/ Realizable می باشد. در تحلیل حاضر سوراخ خنک کاری با مقاطع بیضوی (a/b=2) و (a/b=3) با سوراخ خنک کاری با مقطع دایره مقایسه شده است. هرچه مقطع سوراخ های خنک کاری در جهت عرضی کشیده تر باشد، اثربخشی افزایش می یابد. بررسی اثربخشی در نسبت های دمشمختلف نشان می دهد که با افزایش نسبت دمش از یک حد، سیال خنک کننده از سطح جدا شده و به جریان اصلی نفوذ می کند واثربخشی کاهش می یابد. بیشترین اثربخشی در نسبت دمش بهینه (M=0/75) گزارش شد.

Keywords:

توربین گاز , خنک کاری لایه ای , نسبت دمش , منفذهای بیضی شکل , اثربخشی