مطالعه عددی جریان سیال و انتقال حرارت درون کانال U شکل دندانه دار با بهره گیری از مدل LES

در مقاله حاضر حل عددی سه بعدی کانال U شکل خنک ساز پره های توربین گاز همراه با دندانه هایی بر روی سطح هر دو دیواره آن به صورت ساکن و چرخان مورد بررسی قرار گرفته است. دندانه های هندسه مرجع مربعی شکل و با زاویه 45˚ نسبت به راستای جریان سیال می باشند. از مدل LES جهت مدل سازی کانال استفاده شده و نتایج حل عددی هندسه مرجع در شرایط عددی پرانتل 0/7 و اعداد رینولدز 5000، 10000 و 25000 با نتایج تجربی اعتبارسنجی گردیده است. در ادامه نمودارهای انتقال حرارت، افت فشار و ضریب عملکرد بر حسب عدد رینولدز برای هر دو حالت ساکن و چرخان کانال ارائه شده است. مطابق نتایج، در کانال ساکن بالاترین ضریب عملکرد مربوط به عدد رینولدز 5000 بوده و با افزایش عدد رینولدز ضریب عملکرد کاهش می یابد. از طرفی در کانال چرخان، بالاترین ضریب عملکرد مربوط به عدد رینولدز 5000 و پایین ترین مقدار آن مربوط به عدد رینولدز 10000 می باشد. همچنین با مقایسه نمودار کانال ساکن و چرخان مشاهده می شود که در اعداد رینولدز 5000 و 10000، چرخش کانال بر ضریب عملکرد تاثیر منفی داشته، ولی در عدد رینولدز 25000 باعث بهبود ضریب عملکرد می شود. در انتها نیز نحوه رشد گردابه بر روی دندانه با ارائه کانتور خطوط جریان توجیه فیزیکی شده و با محاسبه مقادیر ورتیستی به عنوان معیار سنجش قدرت گردابه، تاثیر افزودن دندانه بر افزایش انتقال حرارت از کانال مورد بررسی قرار گرفته است.

Keywords:

کانال U شکل , LES , انتقال حرارت , افت فشار , ضریب عملکرد