تحلیل عددی تاثیر شکل دهی سوراخ تزریق و جانمایی سوراخ تزریق ترکیبی بر روی عملکرد خنک کاری لایه ای

در توربین های گازی بعضی از قطعات در معرض گازهای حاصل از احتراق با درجه حرارت بالاتر از نقطه ی ذوب قرارگرفته اند. خنک کاری لایه ای رایج ترین روش برای حفاظت حرارتی این قطعات در برابر گازهای داغ است. در مطالعه حاضر به بررسی 4 هندسه مختلف شامل دو هندسه خنک کاری لایه ای با یک سوراخ تزریق و دو هندسه خنک کاری لایه ای با پنج سوراخ تزریق مورد مقایسه قرار گرفته است. شبیه سازی عددی با استفاده از یک شبکه سازمان یافته غیر یکنواخت شامل کانال جریان اصلی و محفظه جریان خنک کننده و مجرای تزریق با روش حجم محدود و با استفاده از مدل آشفتگی k − ε انجام شده است. جریان به صورت سه بعدی ، تراکم ناپذیر و پایا در نظر گرفته شده است . برای بررسی اعتبار سنجی نتایج ، کارایی آدیاباتیک خنک کاری لایه ای هندسه ی تک سوراخ تزریق استوانه ای با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفته است که نمایانگر انطباق خوب روش عددی به کار گرفته شده می باشد. کارایی آدیاباتیک خنک کاری لایه ای در زاویه تزریق درجه 35 و به ازای نسبت طول به قطر 1/75و نسبت چگالی 1/6برای نسبت دمش های 1 % 0/5برای تمامی هندسه ها بررسی شده است . نتایج نشان می دهند استفاده از سوراخ های تزریق شکل یافته سبب اضمحلال گردابه های نعل اسبی شده و عملکرد خنک کاری لایه ای را در نسبت دمش های بالا افزایش می دهد. همچنین نتایج حاکی از آن است که استفاده از سوراخ های مهار کننده سبب کاهش قدرت جفت گردابه های خلاف گرد می شود واز بلند شدن سیال از سطح خنک شونده جلوگیری می کند و ارتقای چسبندگی سیال را پایین دست سوراخ تزریق به همراه دارد. هدف این مقاله یافتن بهترین هندسه ی خنک کاری لایه ای با بالاترین کارایی است، مقایسه نتایج این مقاله نشان می دهند که استفاده از سوراخ های ترکیبی شکل یافته کارایی بالاتری نسبت به سه هندسه یدیگر دارد.

Keywords:

خنک کاری لایه ای , شکل یافته , سوراخ های مهار کننده , جفت گردابه های خلاف گرد , گردابه های نعل اسبی