مطالعه‌ی عددی جهت بهبود عملکرد حرارتی برای خنک‌کاری داخلی توربین‌گاز در کانال‌های چهار گذره

این مطالعه با هدف انجام شبیه‌سازی سه‌بعدی سیستم خنک‌کاری داخلی توربین‌گاز برای حالت ثابت و چرخان در ناحیه میانی کانال‌های صاف چهارگذره جهت ارزیابی جریان سیال و انتقال گرمای آشفته انجام شده است. هندسه خم به حالت u-شکل تغییر کرده و پره‌راهنما در ناحیه خم به منظور افزایش عملکرد کلی کانال خنک‌کننده نصب شده است. نتایج معادلات حاکم با استفاده از مدل آشفتگی تنش رینولدز به دست آمده است. کانال‌های خنک‌کننده در سه عدد رینولدز مختلف از 20000 تا 60000 و عدد چرخش 0/13 شبیه‌سازی شده است. تاثیر پره‌ی‌راهنما در ناحیه‌ی خم u-شکل، علاوه بر کاهش ناحیه‌ی حباب جدایش و چرخش سیال در جریان بالا‌دست خم، باعث ساختار جریان یکنواخت‌تر در ناحیه خم و گذرگاه بعدی می‌شود. بطوری که اصلاح خم و استفاده از پره هدایتگر جریان نسبت به هندسه مبنا در حالت ثابت افت فشار و ضریب عملکرد حرارتی را به ترتیب در حدود13/4% کاهش و 22/5% افزایش می‌دهد. اثرگذاری پره‌‌راهنما بر میزان انتقال گرما در حالت چرخان محسوس نمی‌باشد، اما به دلیل کاهش افت فشار سبب افزایش میزان ضریب عملکرد حرارتی تا 9/4% خواهد شد.

numerical study for improvement of thermal performance of gas turbine blade internal cooling in four-pass channels

this study is aims to perform three-dimensional simulation gas turbine internal cooling system for stationary and rotating mode at the middle region of four-pass smooth channels to assess fluid flow and turbulent heat transfer. the geometry of bend has beenchanged to u-shape turn and the guide vane in the bending region is installed in order to enhance higher overall performance the cooling channel. the results of the governing equations are obtained using the reynolds stress turbulence model. cooling channelsare simulated in three different reynolds numbers ranges from 20,000 to 60,000 and the rotation number of 0/13. the effect of the guide vanes on the u-shaped bend region, in addition to reducing the separation bubble area and circulation fluid in the upstreambend flow, it causes more uniform flow structure in the bend region and subsequent passage. so that the correction of bend and the use of flow guide vane to the base geometry in the case stationary of pressure drop and the coefficient of thermal performancedecreases by about ١٣/4% and increases by ٢٢/5%, respectively. the effect of the guide van on the amount of heat transfer in the rotating state is not noticeable, but due to the reduction of pressure drop, it increases the coefficient of thermal performance up to ٩/4%.