مقایسه و بررسی عددی اثربخشی خنک کاری لایه ای در نحوه چیدمان مجموعه سوراخ شکل یافته

به منظور بررسی تاثیر مجموعه سوراخ شکل یافته بر اثربخشی خنک کاری لایه ای بر روی یک صفحه تخت، مجموعه 14 سوراخ استوانه ای با قطر 2/97 میلیمتر جایگزین تک سوراخ استوانه ای با قطر 11/1 میلیمتر گردید، به گونه ای که سطح مقطع خروجی در هر دو حالت برابر می باشد. در این بررسی مقایسه بین دو نوع چیدمان مجموعه سوراخ شکل داده شده چنگالی شکل و پیکان دوتایی انجام شده است. در این شبیه سازی عددی زاویه تزریق جت خنک کاری برابر با 25 درجه، نسبت چگالی برابر 6/1، نسبت طول به قطر 4 و نسبت دمش در سه حالت 0/5، 1/25 و 2 اعمال شده است. برای حل معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی حاکم بر جریان سه بعدی که به صورت پایا می باشد از روش حجم کنترل و الگوریتم سیمپل سی استفاده شده و برای مدلسازی جریان آشفته با انتقال حرارت از مدل آشفتگی k-ɛ استفاده شده است. نتایج حاصله نشان می دهد که به طور کلی جایگزینی تک سوراخ استوانه ای با مجموعه سوراخ شکل داده شده منجر به افزایش اثربخشی خنک کاری لایه ای خط میانی، اثربخشی خنک کاری عرضی و میانگین سطحی اثربخشی بر روی صفحه تخت شده است به طوری که بیشترین مقدار میانگین سطحی اثربخشی خنک کاری لایه ای در مجموعه سوراخ شکل داده شده پیکان دوتایی در نسبت دمش 0/5 رخ داده است که در مقایسه با تک سوراخ استوانه ای و مجموعه سوراخ چنگالی شکل، درهمان نسبت دمش و همان زاویه به ترتیب به میزان40/77 و 4/7 درصد بیشتر می باشد.

comparison and numerical investigation of the effectiveness of film cooling in shaped multi-holes

to investigate the effect of the multi hole on the effectiveness of film cooling on a flat plate, a set of 14 cylindrical holes (2.97 mm diameter) was replaced by a single cylindrical hole (11.1 mm diameter) with the same total cross-sectional area. this study compares two arrangements of multi hole shaped like a fork and a double arrow. the numerical simulation uses a 25° cooling jet injection angle, a density ratio of 1.6, a length-to-diameter ratio of 4, and three blowing ratios 0.5, 1.25, and 2. to solve the equations of continuity, momentum, and energy governing the 3d, stable flow, the control volume method and simple-c algorithm are used. the k-? turbulence model is used to model the turbulent flow with heat transfer. the results show that replacing a single cylindrical hole with multi shaped holes generally increased the effectiveness of film cooling in the centerline, spanwise cooling and average surface effectiveness on the flat plate. the highest average surface effectiveness of film cooling for the double-arrow-shaped holes occurred at a blowing ratio of 0.5. compared to a single cylindrical hole and fork-shaped holes with the same blowing ratio and angle, this was 40.77% and 4.7% higher, respectively.