تحليل عددي تاثير محرك پلاسما بر كارايي خنك‌كاري لايه‌اي روي مدل صفحه تخت

در مقاله حاضر، تاثير محرك پلاسما بر ميدان جريان و دما در خنك‌كاري لايه‌اي بر روي مدل صفحه تخت به صورت عددي و با روش حجم محدود بررسي شده است. در اين مطالعه جريان به صورت دو‌بعدي، آشفته، ‌تراكم‌ناپذير و پايدار در نظر گرفته شده و شبيه‌سازي‌هاي عددي با استفاده از يك شبكه سازمان‌يافته و غيريكنواخت، با بكارگيري مدل آشفتگي كِي اِپسيلون رينولدز پايين انجام شده است. مسئله حاضر در زاويه تزريق 35 درجه، به ازاي نسبت طول به قطر سوراخ تزريق 5 و نسبت چگالي 2/1 تحليل شده است. ميدان‌ جريان و دما در نسبت‌ دمش‌ها و ولتاژهاي ورودي مختلف موردبررسي قرارگرفته و تاثير پارامترهاي هندسي محرك پلاسما و موقعيت قرارگيري محرك بر كارايي آدياباتيك خنك‌كاري لايه‌اي مطالعه شده است. ابتدا به منظور راستي آزمايي، نتايج عددي حاضر با نتايج عددي نيروي توليدي ناشي از محرك پلاسما روي يك صفحه تخت و نتايج تجربي كارايي آدياباتيك خنك‌كاري لايه‌اي مقايسه شده كه از تطابق مناسبي برخوردار مي‌باشد. در ادامه با جايابي محرك پلاسما در پايين دست سوراخ تزريق سيال خنك‌كننده، پارامترهاي مختلف جرياني، هندسي و الكتريكي بررسي شده و بر اساس نتايج حاصل، محرك پلاسما بر كارايي آدياباتيك خنك‌كاري لايه‌اي در نسبت دمش‌هاي پايين‌تر موثرتر مي‌باشد و با افزايش ولتاژ اعمالي نيز اثر محرك پلاسما بر خنك‌كاري لايه‌اي افزايش مي‌يابد. بنابراين حالت بهينه راندمان در ولتاژ ورودي بالاتر و نسبت دمش پايين‌تر مي‌باشد. همچنين با افزايش فاصله قرارگيري محرك نسبت به خروجي سوراخ تزريق، اثرگذاري آن بر جريان هواي خنك تزريقي و بهبود كارايي كاهش مي‌يابد. برخلاف كارهاي مشابه در اين زمينه، اين مطالعه پارامترهاي هندسي محرك پلاسما و تاثير آن بر كارايي خنك‌كاري لايه‌اي را نيز بررسي مي‌كند. مطابق نتايج به‌دست آمده، افزايش ضخامت دي‎‌الكتريك در محرك پلاسما باعث افزايش كمي در راندمان خنك‌كاري مي‌گردد، اما كاهش فاصله طولي الكترودها مقدار متوسط كارايي خنك‌كاري لا‌يه‌اي را افزايش مي‌دهد.