تحليل عددي خنك كاري لايه اي پره توربين در حال چرخش با استفاده از مجراي گسترش يافته جانبي

Numerical Analysis of Film-Cooling over the Rotating Turbine Blade Using Laterally-Diffused Hole

در اين مقاله، بهينه سازي اثربخشي خنك كاري لايه اي در يك پره توربين در حال چرخش، با استفاده از مجراي گسترش يافته جانبي انجام شده است. شبيه سازي عددي سه بعدي خنك كاري پره توربين با استفاده از مدل آشفتگي k-ε RNG در سه سرعت چرخش صفر، 300 و 500 دور بر دقيقه انجام شده است. نتايج به دست آمده، نشان مي دهد كه افزايش سرعت دوراني پره به واسطه ايجاد شتاب كريوليس، منجر به انحراف جريان هواي خنك كننده از روي خط مركزي مي شود. انحراف جريان هواي خنك كننده باعث كاهش ميزان اثربخشي خنك كاري در خط مركزي پره به ويژه در پايين دست سوراخ تزريق مي شود. مقايسه نتايج سوراخ تزريق استوانه اي (بيضوي) و مجراي گسترش يافته جانبي، نشان مي دهد كه اختلاط هواي خنك كاري با جريان گرم در مجراي گسترش يافته جانبي، كمتر از سوراخ استوانه اي خواهد بود. استفاده از مجراي گسترش يافته جانبي در سرعت هاي چرخش صفر، 300 و 500 دور بر دقيقه منجر به افزايش اثربخشي خنك كاري توربين به ترتيب به ميزان 39، 38 و 35 درصد خواهد شد.

In this paper, the optimization of the film cooling effectiveness over a rotating blade is performed using the laterally diffused hole. The three-dimensional numerical simulation of blade cooling is performed using RNG k-ε turbulence model for three rotating speeds, i.e., 0, 300 and 500 rpm. Results show that the film trajectory always inclines due to the Coriolis force acts in the centrifugal direction. The film cooling deflection becomes greater with increasing the rotational speed. The comparisons of results show that, for the laterally diffused hole, the mixing of the hot gas flow with the injected coolant flow is less that the cylindrical hole. Applying the laterally diffused hole consequences the increase of film cooling effectiveness by the 39, 38 and 35 percent at the rotating speeds of 0,300 and 500 rpm respectively.