بررسی تجربی اثرات زائده‌های طولی بر اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای ناشی از روزنه های نخودی در پره‌های توربین‌های گازی

در تحقیق حاضر، اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای ناشی از روزنه‌های نخودی شکل با افزودن زائده‌های طولی در ناحیه‌ی پس از خروجی جت‌ها، به صورت تجربی با استفاده از روش دمانگاری مادون قرمز بررسی شده است. اندازه‌گیری‌ها در عدد رینولدز 10000 )بر اساس مشخصات جریان اصلی و قطر معادل روزنه‌ی جت( و زاویه­ی تزریق 30 درجه روی صفحه‌ی آزمون با استفاده از جت‌های دارای روزنه‌ی شکل یافته­ی نخودی انجام شده است. بررسی‌ها برای چند حالت مختلف شامل سه ارتفاع زائده 0/ 345d, 0/ 522d, 0/ 696d) ) ، سه فاصله‌ی بین دو زائده‌ی مجاور ( 0/ 8d, 1d, 1/ 2d ) و سه طول زائده‌ها 8d, 16d, 24d ) ) انجام شده که در آ نها، d قطر روزنه‌ی خنک‌کاری معادل برای روزنه‌ی نخودی می‌باشد. اثرات نسبت دمش در چهار حالت شامل 4/ 0، 5/ 0، 7/ 0 و 8/ 0 بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که زائده‌های مورد نظر، با مهار کردن جریان جت تزریق شده، می‌توانند تا حد زیادی اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای را افزایش دهند. در بهترین نسبت دمش مربوط به هر هندسه، درصد افزایش اثربخشی متوسط‌‌گیری شده در کل ناحیه‌ی پایین دست جت در حالت دارای زائده‌های طولی، در مقایسه با حالت بدون زائده، 4/ 41 درصد می‌باشد. در حقیقت، این زائدهها با کنترل گردابه‌های خلاف هم گرد و محدود کردن پخش جت‌های خنک‌کننده، از اختلاط گازهای داغ با جت‌های خنک‌کاری لایه‌ای جلوگیری می‌کنند.

Experimental Investigation of Longitudinal Tabs Effects on Film-Cooling Effectiveness of Pea Shaped Holes in Gas Turbine Blades

In this research, the film cooling effectiveness resulting from Peashaped holes equipped with the longitudinal tabs at the jet exit region are investigated experimentally applying the infrared thermography method. The measurements are performed at Re = 10000 (based on the free stream characteristics and the jet hole equivalent diameter) and the injection angle of 30˚ over the test plate applying the Peashaped jet holes. Several cases are investigated including three different tab heights (0.345D, 0.522D, 0.696D), three different distances between adjacent tabs (0.8D, 1D, 1.2D), and three different tab lengths (8D, 16D, 24D), in which, D is the equivalent diameter of the Peashaped hole. Blowing ratio effects are studied in four different cases of 0.4, 0.5, 0.7 and 0.8. The obtained results showed that the applied tabs, by controlling the injected jet flow, highly increase the film cooling effectiveness. At the best blowing ratio of each configuration, the cooling effectiveness averaged over the downstream region of the jet exit increases 44.4 percent for the holes equipped with the tabs, in comparison to the conventional holes. In fact, these tabs prevent the mixing of the hot gases with the cooling jets by controlling the counterrotating vortices and restricting the cooling jet diffusion.