مطالعه‌ی عددی جهت بهبود عملکرد حرارتی برای خنک‌کاری داخلی توربین‌گاز در کانال‌های چهار گذره

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه تبدیل انرژی، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

doi
10.22034/jmeut.2022.47650.2970
چکیده

این مطالعه با هدف انجام شبیه‌سازی سه‌بعدی سیستم خنک‌کاری داخلی توربین‌گاز برای حالت ثابت و چرخان در ناحیه میانی کانال‌های صاف چهارگذره جهت ارزیابی جریان سیال و انتقال گرمای آشفته انجام شده است. هندسه خم به حالت U-شکل تغییر کرده و پره‌راهنما در ناحیه خم به منظور افزایش عملکرد کلی کانال خنک‌کننده نصب شده است. نتایج معادلات حاکم با استفاده از مدل آشفتگی تنش رینولدز به دست آمده است. کانال‌های خنک‌کننده در سه عدد رینولدز مختلف از 20000 تا 60000 و عدد چرخش 13/0 شبیه‌سازی شده است. تأثیر پره‌ی‌راهنما در ناحیه‌ی خم U-شکل، علاوه بر کاهش ناحیه‌ی حباب جدایش و چرخش سیال در جریان بالا‌دست خم، باعث ساختار جریان یکنواخت‌تر در ناحیه خم و گذرگاه بعدی می‌شود. بطوری که اصلاح خم و استفاده از پره هدایتگر جریان نسبت به هندسه مبنا در حالت ثابت افت فشار و ضریب عملکرد حرارتی را به ترتیب در حدود4/13% کاهش و 5/22% افزایش می‌دهد. اثرگذاری پره‌‌راهنما بر میزان انتقال گرما در حالت چرخان محسوس نمی‌باشد، اما به دلیل کاهش افت فشار سبب افزایش میزان ضریب عملکرد حرارتی تا 4/9% خواهد شد.