شبیه‌سازی عددی بررسی اثرات پوشش حرارتی بر راندمان خنک کاری داخلی و گرادیان دمای سطح با روش انتقال حرارت مزدوج

در سال‌های اخیر توربین‌های گازی بخش عمده‌ای از بازار تولید انرژی را به خود اختصاص داده‌اند. انتقال نیرو و مومنتوم از سیال داغ حاصل از محفظه احتراق به پره توربین و چرخش و دوران محور آن، اساس تولید توان در توربین گازی است. بر اساس پژوهش‌های انجام‌شده، افزایش توان و راندمان بالاتر توربین گاز، رابطه مستقیمی با دمای گاز یا سیال ورودی به توربین دارد، اما به علت مسئله‌ی واماندگی مواد سوپر آلیاژهای مورداستفاده در توربین گازی در دمای بالا، محدودیت‌های زیادی در افزایش دمای کارکرد آن وجود دارد. به‌منظور افزایش راندمان توربین و طول عمر قطعات و کاهش دمای اجزای توربین، از روش‌های مختلفی ازجمله کانال‌های خنک‌کننده‌ی داخلی و خارجی و لایه‌مرزی پره‌های توربین و همچنین اعمال پوشش‌های مقاوم به حرارت رایج است. با توجه به هزینه‌ها و مشکلات بررسی‌های تجربی، روش‌های شبیه‌سازی عدد توانمندی قابل قبولی در بررسی پارامترهای مختلف موثر بر میدان‌های جریان سیال و انتقال حرارت دارد. در این مقاله تحلیل عددی عملکرد خنک کاری پره توربین بدون پوشش و پره با پوشش سد حرارتی انجام شد. دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) با آنالیز انتقال حرارت مزدوج (cht) به‌منظور پیش‌بینی توزیع دما و توزیع فشار و همچنین محاسبه ضریب انتقال حرارت سطح پره توربین، تحت شرایط گزارش‌شده در آزمایش هیلتون، استفاده شد. پره توربین (c3x )به‌عنوان مدل هندسی در این پژوهش انتخاب شد. تحلیل انتقال حرارت ترکیبی پره توربین و میدان جریان اطراف آن در نرم‌افزار (ansys fluent) به‌کارگیری مدل آشفتگی توربولانسی k-ω sst انجام شد.