آشكارسازي و كمي‌سازي ساختارهاي منسجم جريان آشفته در خنك‌كاري لايه‌اي پره توربين مدل

كارشناسي ارشد

چكيده خنك‌كاري لايه‌اي روشي كارآمد در صنعت توربين گاز براي خنك‌كاري پره‌هاي توربين گاز مي‌باشد. پره‌هاي توربين كه در معرض گاز داغ خروجي از محفظه‌ي احتراق هستند با استفاده از اين روش از ذوب شدن و تغيير شكل آن‌ها در در دماي بالا حفاظت مي‌شود. در اين روش هواي خنك از كمپرسور گرفته مي‌شود و از سوراخ‌هايي كه داخل پره تعبيه شده است بر روي سطح پره تزريق مي‌شود و با ايجاد لايه‌اي از جريان خنك بر روي سطح پره از تماس گازهاي داغ با آن جلوگيري مي‌كند. با توجه به طبيعت سه بعدي و پيچيده جريان ناشي از برهمكنش جريان جت تزريقي و جريان اصلي، دست‌يابي به علملكرد مطلوب روش خنك‌كاري لايه‌اي مستلزم شناخت ساختارهاي پيچيده‌اي است كه در جريان شكل مي‌گيرد. در پژوهش حاضر ساختارهاي منسجم جريان آشفته خنك‌كاري لايه‌اي از نظر كيفي و كمي به‌صورت عددي مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور از رهيافت شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ (LES) جهت حل معادلات جرياني و حرارتي استفاده شده است. با توجه به روش‌هاي متعددي كه براي آشكارسازي ساختارهاي گردابه‌اي وجود دارد، توانايي روش تجزيه متعامد بهينه (POD) براي استخراج اين ساختارها در اين ‌پايان‌نامه مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. علاوه بر آن تأثير نسبت دمش‌هاي مختلف بر ساختارهاي منسجم جريان مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج به‌دست آمده حاكي از آن است كه روش POD‌ يك ابزار قدرتمند براي پس‌پردازش جريان و استخراج ساختارهاي غالب جريان مي‌باشد و قابليت ارايه مقياس زماني و مقياس طولي را براي اين ساختارها دارد. علاوه بر اين جفت‌گردابه‌هاي غيرهمگرد (CRVP) و گردابه‌هاي سنجاق‌سري به عنوان مخرب‌ترين ساختارهاي گردابه‌اي جريان شناخته شدند. با افزايش نسبت دمش اين ساختارها بزرگ‌تر شده و باعث افزايش اختلاط جريان گرم و سرد مي‌شود و در نتيجه منجربه كاهش اثربخشي خنك‌كاري لايه‌اي مي‌گردد. واژه‌هاي كليدي: جريان آشفته، خنك‌كاري لايه‌اي، شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ، تجزيه متعامد بهينه، ساختارهاي منسجم

189713

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر فرزاد بازديدي طهراني