مطالعه تجربی اثربخشی خنک کاری لایه ای با استفاده از طرح جدید جت های مرکب پیوسته برای روزنه های جت

عوامل متعددی از جمله شکل مقطع جت، نسبت دمش، نسبت چگالی، شدت آشفتگی جریان آزاد و ... بر اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای موثر هستند. در بین این عوامل، اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای شدیداً تحت تاثیر شکل مقطع روزنه جت می‌باشد. این هندسه باید به‌ گونه‌ای طراحی شود که اندازه‌حرکت جت در راستای عمودی حداقل گردد و پوششدهی بهتری صورت پذیرد. در این تحقیق، عملکرد خنک‌کاری لایه‌ای هندسه جدید جت‌های مرکب پیوسته(گوشواره‌ای) به‌صورت تجربی با استفاده از روش دمانگاری مادونقرمز بررسی شده است. آزمایش‌های انتقال‌حرارت حالت پایا در عدد رینولدز جت 10000 روی صفحه‌ی آزمون انجام شده است. زاویه محوری تزریق جت‌ها نسبت به سطح 30 درجه در نظر گرفته شده است. اندازه‌گیری‌ها در سرعت جریان اصلی 27 متر بر ثانیه و در چهار نسبت‌ دمش ‌ 0.7 ,0.5 ,0.4و0.8 انجام شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد که هندسه جت گوشواره‌ای، منجر به افزایش اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای در مقایسه با هندسه جت استوانه‌ای ساده می‌شود. نسبت دمش بهینه، 0.8 است و در نسبت دمش 0.4، کم‌ترین اثربخشی روی سطح حاصل می‌شود. ساختار جریان حاصل از طرح مذکور، اختلاط بین جریان‌اصلی و جت‌های خنک‌کننده را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. بنابراین، اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای بهبود می‌یابد و توزیع جانبی یکنواخت‌تری از لایه سیال خنک‌کننده روی سطح ایجاد می‌شود.

Experimental Investigation of Film Cooling Effectiveness Applying a Novel Integrated Compound Jets Design for the Jet Holes

Several factors such as shape of the jet hole, blowing ratio, density ratio, mainstream turbulence intensity, and hellip;, affect the film cooling effectiveness. Among the above mentioned factors, the film cooling effectiveness is strongly influenced by the shape of the jet hole. This geometry should be designed in such a way to minimize the jetchr('39')s vertical momentum and produce more surface coverage. In this research, cooling performance of a novel integrated compound (earring) jets design is investigated experimentally, using an infrared thermography method. Steady state heat transfer experiments at the jet Reynolds number of 10,000 (based on the jet diameter) are performed over the test plate. The jets injection angle into the mainflow are considered to be 30 degrees relative to the surface. The measurements are carried out at the mainstream speed of 27 m/s and at four different blowing ratios of 0.4, 0.5, 0.7, and 0.8. The obtained results show that at constant jets cross section, the earing jets geometry leads to higher film cooling effectiveness, compared to the cylindrical hole geometry. Optimum blowing ratio is 0.8 and the lowest effectiveness is obtained on the surface at the blowing ratio of 0.4. The flow structures which are introduced by this novel geometry, reduces the flow mixing between the mainstream and the cooling jets. Therefore, enhances the film cooling effectiveness and the coolant fluid more uniformly distributes over the surface laterally.