تحلیل عددی استفاده از فناوری‏ نوین ساختار هندسی مشبک در افزایش انتقال گرمای داخلی پره‏‌های توربین گاز

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

doi
10.22034/er.2024.2047115.1070
چکیده

توربین‌های گازی به عنوان یکی از مهمترین موتورهای احتراق داخلی در صنایع و نیروگاه‌ها و همچنین حمل و نقل هوایی مطرح می‌گردد. یکی از دغدغه‌های سازندگان این موتور احتراق داخلی افزایش توان و بازده گردا است. یکی از روش‌های افزایش قدرت و بازده حرارتی آن، افزایش دمای هوای ورودی به گردا گاز است اما این روش با توجه به جنس و همبستة مورد استفاده در پره‌ها محدودیت‌هایی از جمله تغییر شکل و خرابی آن‌ها را در پی دارد، بنابراین استفاده از فناوری‏ و روش‌های نوین برای کاهش دمای پره‌ها و افزایش بازده کلی گردا امری مهم و ضروری است که یکی از فناوری‏‌های نوین، استفاده از خنک کاری ماتریسی است. در این مقاله، هندسة مشبک با دو زیرلایه الگوسازی شده است و هر لایه‌، مجهز به 13 زیردالان فرعی با زاویه ۴۵ درجه و خلاف جهت یکدیگر است. پس از شبیه‌‏سازی و آنالیز عددی، نتایج برای تغییرات انتقال حرارت و افت فشار برای عدد رینولدز از 10000 تا ۴۰۰۰۰ مورد تحلیل و مقایسه قرار گرفته‌ است. با تحلیل و بررسی نتایج، مشخص می‌شود که به دلیل زوایای برخورد سیال در زیردالان‌ها و اثر تغییر برای در آن‌ها انتقال حرارت به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد، به گونه‌ای که انتقال حرارت از 3.1 تا 3.9 برابر افزایش می‌یابد که بیشترین مقدار آن در رینولدز 10000 و کمترین مقدار افزایش انتقال حرارت در عدد بی بعد رینولدز 40000 مشاهده گردید. همچنین انتقال حرارت در نقاط برخورد در هر زیر‌دالان نسبت به نقاط چرخش در مسیر حرکت سیال 50 درصد بیشتر است.