مطالعه عددی ترکیب روش های خنک کاری داخلی درناحیه دیواره نوک پره توربین گاز

ناحیه نوک تیغه در معرض بارهای حرارتی بالایی از نشت جریان های گاز داغ قرار دارند. بنابراین برای داشتن دوام و عملکرد ایمن جهت کارکرد مورد اطمینان باید خنک شوند. یک راه مرسوم برایخنک کاری نوک پره طراحی گذرگاه های مارپیچ داخلی با خم ۱۸۰ درجه در زیر نوک پره توربین می باشد. پین-فین، دیمپل و برآمدگی مکانیزم های موثری جهت افزایش انتقال حرارت در کاربردهایمختلف می باشند. در این مقاله به بررسی سه بعدی جریان و انتقال حرارت پایا توسط سیال خنک کننده تراکم ناپذیر، دیواره داخلی نوک پره را با سه مدل ترکیبی از آرایه غیرخطی پین-فین، دیمپل وبرآمدگی تشکیل و توسط کانال دو پاسه با خم ۱۸۰ درجه به صورت عددی با استفاده از مدل توربولانسی کیاپسیلون Realizable در محدوده ی رینولدز ۱۰۰۰۰۰ تا ۴۴۰۰۰۰ به شبیه سازی پره های ثابت و چرخان با عدد چرخش ۰/۱، پرداخته شده است. در این بررسی پارامترهای اساسی سنجش جریان، انتقال حرارت و عملکرد حرارتی این سه مدل مورد ارزیابی قرار گرفته است. ترکیب آرایه غیر خطی از برآمدگی و پین-فین بیشترین مقدار ناسلت را در حالت پره های ثابت ایجاد می کند. این آرایش موجب افزایش ناسلت در حدود ۲۰ درصد نسبت به سطح صاف می گردد. که با افزایش رینولدز این میزان افزایش کاهش پیدا می کند. در حالت چرخان، وجود جریانات ثانویه ناشی از نیروی کوریولیس و گریز از مرگز، مکانیزم انتقال حرارت را نسبت به کانال ثابت با کاهش همراه می سازد. بطوری که آرایش پین-فین و برآمدگی بیشترین عملکرد حرارتی را نسبت به دیگر مدل های مورد برررسی ایجاد کرده است.

Keywords:

توربین گاز , خنک کاری داخلی , ناحیه داخلی نوک (تیپ) پره , جریان و انتقال حرارت توربولانس , کی اپسیلون Realizable