بررسی سه‌بعدی روش‌های خنک‌ کاری پره‌ های توربین گاز روی صفحه ‌ی تخت و ارائه روشی با بالاترین راندمان خنک ‌کاری

خنک‌کاری سیستم‌های با دمای عملکردی بسیار بالا نظیر پره‌های توربین‌های گاز، یکی از مهمترین و پیچیده ترین فرآیندهای صنعتی به شمار می‌آید. در این مقاله، عملکرد خنک‌کاری روی صفحه‌ی تخت به صورت سه‌بعدی، با روش حجم محدود و با استفاده از مدل آشفتگی kε واقعی ‌شده که بهبود یافته‌ی مدل استاندارد می‌باشد، بررسی شده است. در این بررسی 4 حالت مختلف، شامل دو حالت خنک‌کاری لایه‌ای با حفره‌ی استوانه‌ای و کانسول، یک مدل خنک‌کاری برخوردی و یک مدل خنک‌کاری تراوشی (با دیواره‌ی متخلخل ) مورد مقایسه قرار گرفته‌اند. برای بررسی اعتبارسنجی داده‌ها، راندمان خنک‌کاری حالت کانسول با داده‌های تجربی مورد مقایسه قرار گرفته که نمایانگر انطباق بسیار خوب روش عددی بکار گرفته شده است. راندمان آدیاباتیک خنک‌کاری، نسبت دمش (m) و اثرات نسبت چگالی با تزریق دو سیال هوا و دی‌اکسید‌کربن به عنوان سیال سرد (dr) برای همهی حالت‌ها بررسی شده است. برای بررسی عمق نفوذ سیال سرد در جریان اصلی و نشان دادن توزیع دما و راندمان روی سطح، کانتورهای راندمان برای حالت کانسول و مدل خنک‌کاری تراوشی که ایده‌ی نوینی در خنک‌کاری به شمار می‌آید، با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفته‌اند. هدف این مقاله یافتن بهترین روش خنک‌کاری با بالاترین راندمان است و نتایج این مقاله نشان داد که مدل خنک‌کاری تراوشی طراحی شده راندمان بالاتری را نسبت به حالت‌های متداول در صنعت دارد.