مطالعه عددی اثرات حاصل از هندسه های تزریق شیاری و سوراخهای منفصل بر پدیده خنک کاری لایه ای

در این تحقیق به مطالعه دو روش از روشه ای خنک کاری پره های توربین ( خنک کاری لایه ای توسط ایجاد یک شیار سرتاسر روی پره ( دوبعدی ) و خنک کاری لایه ای توسط ایجاد سوراخهای منفصل ( سه بعدی )) که می توانند سبب رشد چشمگیر راندمان توربین گردند، پرداخته شده است بدین منظور، اثرات زوایای مختلف تزریق سیال خنک کننده ( 30 و 90 درجه ) در سه نسبت سرعت مختلف ( ۵ / ۰، و ۵ / ۱ ) در هر یک از این روشها بررسی شده است . برای دستیابی به این هدف، با توجه به عدم امکان حل معادلات نویر - استوکس به صورت تحلیلی برای این پدیده پیچیده، با استفاده از نرم افزار فلوئنت شبیه سازی و تحلیل عدد ی صورت گرفته است . نتایج هر دو روش بیانگر این مطلب است که در زاویه تزریق کوچکتر به دلیل خوابیدگی بیشتر جریان خنک شده، راندمان خنک کاری بهتری بر روی دیواره ب اصل می گردد . همچنین، اگرچه تزریق ب زاویه قائم نیز از مزایایی همچون امکان ساخت راحتتر و گسترش جانبی ن سبتا مناسبتر در خنک کاری از سوراخهای منفصل برخوردا است اما این مزایا، در مجموع نسبت به مزایای زاویه ٣٠ درجه قابل اغماض است . نتایج همچنان نشان می دهند که در تمامی حالات به استثناء تحلیل دوبعدی در زاویه جت ۰۳ درجه ، کاهش نسبت سرعت سبب افزایش راندمان می گردد . در واقع در خنک کاری توسط شیار سرتاسر بهترین راندمان خنک کاری در زاویه ۰۳ درجه و نسبت سرعت ۵ / ۱ حاصل می شود حال آنکه در خنک کاری توسط سوراخهای منفصل بهترین راندمان در زاویه ۰۳ درجه و نسبت ۵ / ۰ بدست می آید . مقایسه اثرات حاصل از خنک کاری شیاری و سوراخهای منفصل نشانگر آن است که عملکرد خنک کاری شیاری بسیار طولانی ر و با راندمان بالاتر نسبت به خنک کاری با سوراخهای منفصل می باشد . اگرچه با افزایش زاویه به ٩٠ درجه، مضرات حاصل از زاویه جت بزرگ بر روی منطقه بالای دیواره در جت شیار سرتاسر بیشتر از جتهای منفصل میباشد .

Keywords:

خنک کاری لایه ای , دینامیک سیالات محاسباتی , راندمان , نسبت سرعت , زاویه تزریق