شبيه‌سازي عددي بررسي اثرات پوشش حرارتي بر راندمان خنك كاري داخلي و گراديان دماي سطح با روش انتقال حرارت مزدوج

در سال‌هاي اخير توربين‌هاي گازي بخش عمده‌اي از بازار توليد انرژي را به خود اختصاص داده‌اند. انتقال نيرو و مومنتوم از سيال داغ حاصل از محفظه احتراق به پره توربين و چرخش و دوران محور آن، اساس توليد توان در توربين گازي است. بر اساس پژوهش‌هاي انجام‌شده، افزايش توان و راندمان بالاتر توربين گاز، رابطه مستقيمي با دماي گاز يا سيال ورودي به توربين دارد، اما به علت مسئله‌ي واماندگي مواد سوپر آلياژهاي مورداستفاده در توربين گازي در دماي بالا، محدوديت‌هاي زيادي در افزايش دماي كاركرد آن وجود دارد. به‌منظور افزايش راندمان توربين و طول عمر قطعات و كاهش دماي اجزاي توربين، از روش‌هاي مختلفي ازجمله كانال‌هاي خنك‌كننده‌ي داخلي و خارجي و لايه‌مرزي پره‌هاي توربين و همچنين اعمال پوشش‌هاي مقاوم به حرارت رايج است. با توجه به هزينه‌ها و مشكلات بررسي‌هاي تجربي، روش‌هاي شبيه‌سازي عدد توانمندي قابل قبولي در بررسي پارامترهاي مختلف مؤثر بر ميدان‌هاي جريان سيال و انتقال حرارت دارد. در اين مقاله تحليل عددي عملكرد خنك كاري پره توربين بدون پوشش و پره با پوشش سد حرارتي انجام شد. ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) با آناليز انتقال حرارت مزدوج (CHT) به‌منظور پيش‌بيني توزيع دما و توزيع فشار و همچنين محاسبه ضريب انتقال حرارت سطح پره توربين، تحت شرايط گزارش‌شده در آزمايش هيلتون، استفاده شد. پره توربين (C3X )به‌عنوان مدل هندسي در اين پژوهش انتخاب شد. تحليل انتقال حرارت تركيبي پره توربين و ميدان جريان اطراف آن در نرم‌افزار (Ansys Fluent) به‌كارگيري مدل آشفتگي توربولانسي K-ω SST انجام شد.