آنالیز سیالاتی-حرارتی اثرات دوران در عملکرد خنک کاری لایه‌ای بر صفحه فشار و مکش در لبه حمله پره‌های توربین گاز - مطالعه عددی

در این تحقیق اثرات دوران در راندمان خنک‌کاری بر روی لبه حمله پره توربین گاز به صورت شبیه سازی عددی برای عدد رینولدز 100000 و نسبت چگالی هوای خنک کاری به هوای احتراق 1.5، 2 و 2.5 و نسبت دمش 1 انجام شده است. هوای خنک از داخل پره‌ هدایت شده و از 3 ردیف سوراخ استوانه‌ای شکل شامل یک ردیف با زاویه صفر درجه نسبت به مکان نقطه سکون و دو ردیف با زاویه 30 ± درجه از لبه حمله تزریق می‌شود جهت شبیه سازی آشفتگی از مدل realizable kε استفاده شده و پس از اعتبار سنجی ، اثرات دوران بر راندمان خنک‌کاری برای اعداد دوران 0.12، 0.24، 0.36، 0.48 و 0.60 مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که سرعت دورانی نقش تعیین کننده‌ای در بازده خنک کاری لایه‌ای در لبه حمله پره توربین گاز ایفا می‌کند، بطوری که با افزایش سرعت دورانی از عدد دوران 0.12 تا 0.60، در صفحه فشار، راندمان خنک کاری از 0.38 به 0.46 افزایش داشته و در صفحه مکش کاهش 26٪ راندمان خنک کاری لایه‌ای را شاهد خواهیم بود. همچنین افزایش نسبت چگالی از 1.5 تا 2.5، باعث افزایش 45٪ خنک‌کاری لایه‌ای می‌شود.

Thermo-Fluid Investigation on the Effect of Rotation on Film Cooling Performace at Pressure & Suction Side of the Leading-Edge of a Gas Turbine Blade

Numerical study investigation has been performed to investigate the effects of the rotation on the film cooling effectiveness distributions of the leadingedge regions of a gas turbine blade. The Study was carried out at Re=100,000, Density Ratio of 1.5, 2 and 2.5, blowing ratio of M=1. The leading edge model has three rows of film cooling holes located along the stagnation line 0° and at ±30° respectively. The Realizable Kε has been used for modeling of turbulence. After validation of numerical result of current study, five Rotaion number of 0.12, 0.24, 0.36, 0.48 and 0.6 have been selected and analyzed for investigation of relational influence on film cooling effectiveness. The results demonstrates at pressure side (PS) of the leading edge, the film cooling effectiveness increases and at suction side (SS) decreases with increasing of Rotation number. With growing of Rotaion number from 0.12 to 0.6, areaaveraged film cooling effectiveness increases from 0.38 to 0.46 at pressure side (PS) and reduces monotonously about 26% at suction side (SS) of leading edge. Moreover increasing of Density Ratio from 0.15 to 0.25 has a increases of 45% on overall areaaveraged film cooling effectiveness