Плівкове охолодження на пласкій поверхні за одним рядом трикутних заглиблень з виїмкою при зовнішній турбулентності
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-774X.2023.03.05Анотація
Стаття присвячена вивченню ефективності плівкового охолодження на пласкій адіабатній поверхні з однорядною системою «дрібних» заглиблень (h/d = 0,75) трикутної форми різної конфігурації та подачею охолоджувача через похилі отвори, що розташовані в них. В роботі представлені результати комп’ютерного моделювання ефективності плівкового охолодження на пласкій поверхні при подачі охолоджувача через похилі отвори в трикутні заглиблення. Розрахунки виконані при зміні параметру вдуву 0,5 – 2,0 з використанням SST моделі турбулентності. На охолоджуючій поверхні спостерігається симетрія адіабатної ефективності плівкового охолодження відносно повздовжньої вісі, що свідчить про стійкість охолоджувача поблизу стінки. Локальна ефективність плівкового охолодження має нерівномірний характер з максимумами локальної ефективності охолодження за заглибленнями при малих параметрах вдуву. Зі збільшенням параметру вдуву спостерігається зниження поперечної нерівномірності після ряду трикутних заглиблень. Порівняльний аналіз трикутних заглиблень різної конфігурації показав суттєву перевагу середньої ефективності плівкового охолодження у трикутника з виїмкою на передній стінці в порівнянні з класичним трикутником та тангенціальним отвором, яка складає до 70 %. При досліджені впливу зовнішньої турбулентності (Tu = 1 %, 5 %, 10 %) на ефективність плівкового охолодження визначено, що зі збільшенням турбулентності основного потоку виникає зменшення ефективності охолодження до 24 %. Однак на ділянці x/d < 20 вплив зовнішньої турбулентності практично відсутній, що пов’язано зі складною вихровою структурою, яка подавляється зовнішньою турбулентністю основного потоку.
Посилання
Rao A. ; National Energy Technology Laboratory (2006), “Chapter 1.3.2 Advanced Brayton cycles”, The Gas Tur-bine Handbook, pp. 115–121, Access mode: https://netl.doe.gov/sites/default/files/gas-turbine-handbook/1-3-2.pdf (accessed 12 September 2023).
Olkhovsky G. G. (2004), “Gazovye turbiny dlya e'nergeti-ki [Gas turbines for power industry]”, Heat power engi-neering, no. 1, pp. 33–43.
Kovetsky V. M., Kovetskaya Y. Y. (2008), “Gazoturbin-nye dvigateli v e'nergetike: dostizheniya, osobennosti, vozmozhnosti [Gas turbine engines in the energy sector: achievements, features, opportunities]”, Problemy` za-gal`noyi energety`ky` [Problems of general energy], vol. 17, pp. 24–30.
Khalatov A., Romanov V., Dashevsky Yu., Pismenny D. (2010), “Tendencii razvitiya sistem oxlazhdeniya lopatok vysokotemperaturnyx e'nergeticheskix GTD. Chast' 1. Sovremennoe sostoyanie [High performance gas turbine blasw cooling: trends of development. Part 1. Modem state]”, Industrial heat engineering, vol. 32, no. 1, pp. 53–61, ISSN 0204-3602.
Khalatov A. A., Romanov V. V., Borisov I. I., Dashevsky Y. Y., Severin S. D. (2010), Tendencii razvitiya sistem ox-lazhdeniya lopatok vysokotemperaturnyx e'nergeticheskix GTD. Chast' 1. Sovremennoe sostoyanie [Heat exchange and hydrodynamics in the fields of centrifugal mass forc-es. Vol. 9. Heat and Mass Exchange and Hydrodynamics in Cyclone Cooling of Gas Turbine Blades], Technical Thermal Physics Institute of NAS of Ukraine, 317 p, ISBN 978-966-02-5694-1.
Khalatov A. A., Borisov I. I., Dashevsky Yu. Ya., Reznik S. B. (2016), Teploobmen i gidrodinamika v polyax cen-trobezhnyx massovyx sil : monogr. : T. 10: Perspektivnye sxemy plenochnogo oxlazhdeniya [Heat transfer and hy-drodynamics in the fields of centrifugal mass forces : monograph : Vol. 10: Prospective film cooling schemes], NTUU “KPI”, Kiev, Ukraine, 238 p, ISBN 978-966-622-785-3.
Jindal P., Roy A. K., Sharma R. P. (2016), “Effect of Hole Shapes, Orientation and Hole Arrangements on Film Cool-ing Effectiveness”, International Journal of Aeronautical and Space Sciences, vol. 17, is. 3, pp. 341–351, https://doi.org/10.5139/IJASS.2016.17.3.341.
Waye S. K., Bogard D. G. (2007), “High-resolution film cooling effectiveness measurements of axial holes embed-ded in a transverse trench with various trench configura-tions”, The American Society of Mechanical Engineers (ASME). Journal of Turbomachinery, vol 129, is. 2, pp. 294–302, https://doi.org/10.1115/1.2464141.
Harrison K. L., Bogard D. G. (2008), “Comparison of RANs turbulence models for prediction of film cooling performance”, The American Society of Mechanical Engi-neers (ASME). Turbo Expo: Power for Land. Sea. and Air, No. GT2008–51423, pp. 1187–1196, https://doi.org/10.1115/GT2008-51423.
Khalatov A. A., Petliak O. O., Severin S. D., Panchenko N. A. (2018), “Comparative analysis of film cooling efficien-cy at the coolant supply into a single array of triangular dimples”, Journal of Physics: Conference Series, vol. 980, 6 p, https://doi.org/10.1088/1742-6596/980/1/012024.
