آنالیز سیالاتی-حرارتی اثرات دوران و بویانسی دورانی در خنک‌کاری داخلی پره‌های توربین‌گاز، مطالعه آزمایشگاهی

خنک‌کاری پره‌های توربین ارتباط مستقیم با افزایش بازدهی و توان و افزایش عمر پره‌ دارد. با افزایش دمای سیال ورودی به توربین، می‌توان بازدهی و توان تولیدی توربین را افزایش داد. از آنجا که پره‌های توربین با سرعت‌های دورانی بالایی در حال چرخش می‌باشند، لذا خنک‌کاری پره نیز تحت تاثیر دوران پره دستخوش تغییراتی قرار می‌گیرد. نیروهای کریولیسی و نیروهای بویانسی دورانی، از جمله نیروهایی است که به واسطه چرخش پره ایجاد خواهد شد؛ لذا در این تحقیق اثرات دوران و بویانسی دورانی در ضریب انتقال حرارت موضعی و کلی در لبه‌های پیشرو و پسرو و افت فشار سیال خنک‌کننده به صورت آزمایشگاهی بررسی خواهد شد. نتایج برای اعداد بی‌بعد رینولدز 5000 تا 12000، دوران 0 تا 0.1 و بویانسی دورانی 0.00125 تا 0.0065، مورد تحلیل قرار گرفته است. مقدار ضریب انتقال حرارت موضعی، با افزایش عدد دوران در صفحه پیشرو به تدریج از 14% تا 20% کاهش یافته و در صفحه پسرو از 27% تا 35% افزایش خواهد داشت. افزایش بویانسی در لبه پیشرو، باعث افزایش 1.6 تا 1.7 برابری عدد ناسلت شده و در لبه پسرو افزایش 1.8 تا 1.9 برابری آن را به دنبال خواهد داشت. اثر افزایش رینولدز نیز، موجب افزایش متوسط 85% عدد ناسلت در هر دو صفحه خواهد شد.

Aerothermal Analysis of Rotation and Rotational Buoyancy Effect on Internal Cooling of Gas Turbine Blade An Experimental study

Turbine blade cooling system is directly related to increasing the efficiency and power output and also growing the life time. By increasing the turbine inlet temperature, the efficiency and power output can be increased. Since the turbine blades are rotating at high rotational speeds, the blade cooling is also influenced by the rotation state. The Coriolis and centrifugal buoyancy forces are two important forces that will be created by the rotation. Therefore, in current study, the effects of Coriolis and centrifugal buoyancy forces on local and overall heat transfer coefficients in leading and trailing edges will be investigated. The experimental study will consider 5,000