26832

تاثير تغيير زاويه سوراخ هاي تزريق خنك كاري خارجي در راندمان خنك كاري لايه اي در حالت دوران

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا

1401

1401/02/31

دكتر حسينعلي پور

مهندسي مكانيك

راندمان حرارتي و توان خروجي توربين¬هاي¬گاز با افزايش دماي ورودي افزايش مي¬يابد. باتوجه به محدوديت دمايي آلياژهاي مورد استفاده در ساخت پره¬هاي توربين¬گاز،خنك¬كاري ¬پره¬ها از اهميت ويژه¬اي برخوردار است. درخنك‌¬كاري فيلمي براي محافظت از سطح پره‌هاي توربين در برابر گازهاي داغ حاصل از احتراق، با تزريق هواي¬خنك به داخل لايه¬مرزي يك¬لايه محافظ بر روي سطح پره ايجاد شده كه از تماس مستقيم سطح پره با گازهاي داغ جلوگيري مي¬كند. تحقيقات زيادي در زمينه خنك¬كاري پره¬ها در حالت سكون انجام شده¬است اما درشرايط واقعي پره¬ها در سرعت دوراني بالايي قرار دارند بنابراين بررسي راندمان خنك ¬كاري¬پره¬ها در حالت دوران از اهميت ويژه¬اي برخوردار است. يكي ازمهم¬ترين عوامل تاثيرگذار بر راندمان¬خنك¬كاري زاويه تزريق سيال خنك است. با توجه به سختي¬ها و هزينه¬هاي زياد در انجام تحقيقات تجربي خنك¬كاري، روش¬ها¬ي عددي زيادي در اين زمينه استفاده شده است. در توربوماشين¬ها به دليل آشفته بودن رژيم جريان از معادلات اغتشاش مناسب براي مدل سازي اغتشاشات جريان استفاده شده است. در پايان¬نامه حاضر به بررسي تاثير تغيير زاويه¬ تزريق سيال¬خنك بر راندمان-خنك¬كاري خارجي به صورت عددي پرداخته شد. مدل هندسي و شبكه¬هاي محاسباتي به كمك نرم افزار گمبيت ايجاد و از نرم افزار فلوئنت براي حل معادلات حاكم و تحليل جريان استفاده شد. مدل¬هاي اغتشاش مورد استفاده متناسب با فيزيك جريان مدل هاي دو معادله¬اي standard k-ɛ و k-ɛ RNGاست. نتايج نشان داد در حالت دوران جريان هاي ثانويه تشكيل شده كه باعث برهم خوردن مسيرجريان بر روي سطح پره شده و زاويه خروج سيال خنك باعث تغييرات در لايه¬مرزي تزريق شده است. همچنين با افزايش سرعت دوراني پره، راندمان خنك¬كاري كاهش يافته و تغيير زاويه تزريق نيز منجر به تغيير راندمان شد كه براي زاويه 90درجه بيشترين راندمان نسبت به سايز زاويه¬ها به دست آمد. از ديگر عوامل تاثيرگذاركه در اين تحقيق به دست آمد مي¬توان به نسبت دمش و نسبت چگالي كه منجر افزايش راندمان خنك¬كاري شد اشاره كرد.

1401/04/14

5/21/2023 12:00:00 AM

Film cooling is used to protect the surface of the turbine blades against hot combustion gas. This method is an effective solution to protect the surface against hot gas by injecting cool air into the boundary layer to create a protective layer on the blade surface. Prevents direct contact of the vane surface with hot exhaust gas from the combustion chamber. Many parameters are involved in the cooling performance of the layers, the main purpose of cooling is to optimize the effect of these parameters and achieve maximum efficiency. Due to the difficulties in performing experimental, numerical methods have been used in this field. In turbomachines, due to the turbulence of the flow regime, suitable turbulence equations are used to model the turbulence of the flow. In this dissertation, the interaction effects of coolant injection angle and rotation were studied. Geometric models and mesh were created with Gambit software and Fluent software was used to solve the governing equations and flow analysis. The perturbation models used are the two equations k-ɛ standard and k-ɛ RNG. The results showed that in the case of secondary currents, which caused the flow path to be disturbed on the blade surface and the angle of cooling fluid outlet caused changes in the injection layer. Also, with increasing the rotational speed of the blade, the cooling efficiency decreased. Changing the injection angle also led to a change in efficiency, which for the 90-degree angle was the highest efficiency relative to the size of the angles. Increased cooling efficiency noted that it can be used for better cooling.

خنك كاري فيلمي

Film cooling

hamed soleimani

Dr. Hosseinalipour