كاربرد مدل جبري غيرايزوتروپ آشفتگي در حل عددي خنك كاري لايه اي با جت هاي سه گانه

Application of an Algebraic Anisotropic Turbulence Model in Numerical Solution of Triple Jet Film Cooling

يكي از موثرترين راه ها در جهت افزايش راندمان حرارتي توربين هاي گازي افزايش دماي گازهاي ورودي به اين بخش مي باشد. بدين منظور، خنك كاري لايه اي به عنوان موثرترين روش شناخته شده است. در اين پژوهش، خنك كاري لايه اي در جت هاي سه گانه مورد بررسي عددي قرار گرفته است. خروجي جت ها به صورت مستطيلي بوده و جريان خروجي از جت ها عمود بر جريان عرضي مي باشد. جهت بررسي اين ساختار جت ها از مدل توربولانسي k-?/SST به همراه يك مدل جبري غير ايزوتروپ آشفتگي به عنوان اصلاح گر آن، بهره گرفته شده است. همچنين، جهت حل معادلات از يك شبكه جابه جا شده و روش حجم محدود به همراه الگوريتم سيمپل استفاده شده و نتايج حاصله با نتايج عددي معتبر موجود اعتبار سنجي شده است. مطابق نتايج به دست آمده، مدل جبري غيرايزوتروپ آشفتگي توانسته باعث بهبود نسبي مقادير متوسط تمامي كميت هاي متوسط (مثلu ?_) شود. همچنين، تعداد تكرار ها جهت رسيدن به معيار همگرايي با به كارگيري اين مدل كاهش يافته است. از طرف ديگر، اين مدل باعث شده تا دقت محاسبه برخي كميت هاي آشفتگي، نظير انرژي جنبشي، كاهش يابد. در نهايت، اين مدل در جت هاي تكي (معمولي) عملكرد بهتري از جت هاي سه گانه داشته است.

The best way to increase turbine efficiency is increasing the temperature of the incoming air. On the other hand, film cooling is the most efficient tool. In this work triple jet film cooling has been numerically investigated. Cross sections of all jets were rectangular and were inclined normally into hot cross-flow. As far as turbulence modeling, k-?/SST along with an algebraic non-isotropic turbulence model, as its modification, has been used. In addition, staggered grid and finite volume method with SIMPLE algorithm were implemented. The turbulence model used was shown to be able to predict mean quantities relatively close. Also, it had a much better convergence rate compared with standard k-? SST model. On the other hand, this model did not predict some of the turbulent quantities (such as turbulent kinetic energy) close enough. Finally, it seems to work better in single-jet film cooling, compared to a triple jet one.