تحلیل عددی تاثیر زاویه قرارگیری سوراخ‌های مهارکننده بر عملکرد خنک‌کاری لایه‌ای

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه گیلان-رشت-ایران

2 دانشگاه گیلان-رشت-یران

3 دانشگاه گیلان*فنی و مهندسی شرق گیلان

چکیده

در مطالعه حاضر به تحلیل عددی سه بعدی میدان‌های جریان و دما، برای مدل‌های مختلف هندسه‌ سوراخ تزریق خنک‌کاری لایه‌ای بر روی صفحه تخت پرداخته شده است. شبیه‌سازی‌های عددی با استفاده از یک شبکه سازمان‌ یافته، غیر‌‌یکنواخت و شش ‌وجهی شامل کانال جریان اصلی، مجرای تزریق و محفظه تزریق، انجام گرفته که جهت گسسته‌سازی ترم فشار و سایر ترم‌های معادلات به ترتیب از روش استاندارد و تقریب مرتبه دوم و همچنین برای حل توأم میدان فشار و سرعت، از الگوریتم سیمپل استفاده شده است. همچنین دو سوراخ تزریق مهارکننده در مجاور سوراخ تزریق اصلی استوانه‌ای و لایه‌گستر تحت زوایای 15 و 0 و 15- درجه به منظور کاهش قدرت جفت گردابه‌های خلاف‌گرد قرار گرفته و کارایی ‌آدیاباتیک خنک‌کاری لایه‌ای در دو نسبت دمش 0.5 و 1 و نسبت چگالی‌ 1.6 بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که به ازای نسبت دمش 1، استفاده از سوراخ‌های مهارکننده با زاویه 15 درجه به همراه سوراخ تزریق لایه‌گستر دارای بهترین کارایی خنک­کاری لایه‌ای است و کارایی خنک­کاری لایه‌ای را به میزان 37.44 درصد نسبت به حالت پایه که از سوراخ‌های مهارکننده با زاویه 0 درجه به همراه سوراخ تزریق استوانه‌ای استفاده شده است افزایش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ramsey, J.W., and Goldstein, R.J., “Interaction of a Heated Jet with a Deflecting Stream”, Journal of Heat Transfer, Vol. 93, No. 4, pp. 365-372, (1971).

 

[2] Sinha, A.K., Bogard, D.G., and Crawford, M.E., “Film-cooling Effectiveness Downstream of a Single Row of Holes with Variable Density Ratio”, Journal of Turbomachinery, Vol. 113, No. 3, pp. 442-449, (1991).

 

[3] An, B.T., Liu, J.J., Zhang, X.D., Zhou, S.J., and Zhang, C., “Film Cooling Effectiveness Measurements of a Near Surface Streamwise Diffusion Hole”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 103, pp. 1-13, (2016).

 

[4] Ghorab, M.G., Hassan, I.G., and Lucas, T., “An Experimental Investigation of Film Cooling Performance of Louver Scheme”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 54, No. 7-8, pp. 1387-1399, (2011).

 

[5] Chen, S.P., Chyu, M.K., and Shih, T.I.P., “Effects of Upstream Ramp on the Performance of Film Cooling”, International Journal of Thermal Sciences, Vol. 50, No. 6, pp. 1085-1094, (2011).

 

[6] Heidmann, J.D., and Ekkad, S., “A Novel Antivortex Turbine Film-cooling Hole Concept”, Journal of Turbomachinery, Vol. 130, No. 3, pp. 031020, (2008).

 

[7] Repko, T.W., Nix, A.C., Uysal, S.C., and Sisler, A.T., “Flow Visualization of Multi-hole Film Cooling Flow under Varying Freestream Turbulence Levels”, J. Flow Control Meas. Visualization, Vol. 4, pp. 13-29, (2016).

 

[8] Ramesh, S., Ramirez, D.G., Ekkad, S.V., and Alvin, M.A., “Analysis of Film Cooling Performance of Advanced Tripod Hole Geometries with and without Manufacturing Features”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 94, pp. 9-19, (2016).

 

[9] Schmidt, D.L., Sen, B., and Bogard, D.G., “Film Cooling with Compound Angle Holes: Adiabatic Effectiveness”, Journal of Turbomachinery, Vol. 118, No. 4, pp. 807-813, (1996).

 

[10] Bazdidi-Tehrani, F., and Pezeshkpour, P., “Film Cooling Flow by Double Rows of Compound Angle and Compound Angle Shaped Holes”, In ASME Turbo Expo 2013: Turbine Technical Conference and Exposition (pp. V03BT13A048-V03BT13A048). American Society of Mechanical Engineers, San Antonio, Texas, USA, (2013).

 

[11] Wu, H., Cheng, H., Li, Y., Rong, C., and Ding, S., “Effects of Side Hole Position and Blowing Ratio on Sister Hole Film Cooling Performance in a Flat Plate”, Applied Thermal Engineering, Vol. 93, pp. 718-730, (2016).

 

[12] Khajehhasani, S., and Jubran, B.A., “A Numerical Evaluation of the Performance of Film Cooling from a Circular Exit Shaped Hole with Sister Holes Influence”, Heat Transfer Engineering, Vol. 37, No. 2, pp. 183-197, (2016).

 

[13] White, F.M., and Corfield, I., “Viscous Fluid Flow”, Vol. 3, New York, McGraw-Hill, (2006).

 

[14] Naghashnejad, M., Amanifard, N., and Deylami, H.M., “A Predictive Model Based on a 3-D Computational Approach for Film Cooling Effectiveness Over a Flat Plate using GMDH-type Neural Networks”, Heat and Mass Transfer, Vol. 50, No. 1, pp. 139-149, (2014).

 

[15] Launder, B.E., and Sharma, B.I., “Application of the Energy-dissipation Model of Turbulence to the Calculation of Flow Near a Spinning Disc”, Letters in Heat and Mass Transfer, Vol. 1, No. 2, pp. 131-137, (1974).

 

[16] Ansys Fluent User’s Manual, Version 15, (2013).

 

[17] Walters, D.K., and Leylek, J.H., “A Systematic Computational Methodology Applied to a Three–dimensional Film–cooling Flowfield”, In ASME (1996) International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exhibition (pp. V004T09A040-V004T09A040), American Society of Mechanical Engineers, Birmingham, UK, 10-13 June, (1996).