آنالیز سیالاتی-حرارتی اثرات دوران و بویانسی دورانی در خنک‌کاری داخلی پره‌های توربین‌گاز، مطالعه آزمایشگاهی

نوع مقاله: طرح پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 دانشجوی دکتری ، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

خنک‌کاری پره‌های توربین ارتباط مستقیم با افزایش بازدهی و توان و همچنین افزایش عمر پره‌ دارد. با افزایش دمای سیال ورودی به توربین می‌توان بازدهی و توان تولیدی توربین را افزایش داد. از آنجا که پره‌های توربین با سرعت‌های دورانی بالایی در حال چرخش می‌باشند لذا خنک‌کاری پره نیز تحت تاثیر دوران پره دستخوش تغییراتی قرار می‌گیرد. نیروهای کریولیسی و نیروهای بویانسی دورانی از جمله نیروهایی است که به واسطه چرخش پره ایجاد خواهد شد. لذا در این تحقیق اثرات دوران و بویانسی دورانی در ضریب انتقال حرارت موضعی و کلی در لبه‌های پیشرو و پسرو و افت فشار سیال خنک‌کننده به صورت آزمایشگاهی بررسی خواهد شد. نتایج برای اعداد بی‌بعد 5,000

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Dutta A, Srinath S, Chan JE (2012) Gas turbine heat transfer and cooling technology. 2nd edn. CRC press, Taylor and Francis Group.

[2] Han JC (2004) Recent studies in turbine blade cooling. Int J Rotating Mach 10(6): 443-457.

[3] Wagner J, Johnson BV, Graziani RA, Yeh FC (1992) Heat transfer in rotating serpentine passages with trips normal to the flow. J Turbomach 114: 847–857.

[4] Han JC (1984) Heat Transfer and friction in channels with two opposite rib-roughened walls. J Heat Trans-T ASME 106(4): 774.

[5] Choi EY, Choi YD, Lee WS, Chung JT, Kwak JS (2013) Heat transfer augmentation using a rib-dimple compound cooling technique. Appl Therm Eng 51(1): 435-441.

[6] Siw SC, Chyu MK, Alvin MA (2012) Heat transfer enhancement of internal cooling passage with triangular and semi-circular shaped pin-fin arrays. ASME Turbo Expo 2012, GT2012-69266.

[7] Jason K, Karen A (2013) Effects of non-uniform streamwise spacing in low aspect ratio pin fin arrays. ASME Turbo Expo 2013, GT2013-95889.

[8] Bunker R (2004) Latticework (vortex) cooling effectiveness. Part 1: Stationary channel experiments. ASME Turbo Expo 2004, GT-2004-54157.

[9] Acharya S, Zhou F, Lagrone J, Mahmood G, Bunker R (2005) Latticework (Vortex) cooling effectiveness: Rotating channel experiments. J Turbomach 127: 471-478.

[10] Huh M, Lei J, Liu YH, Han JC (2009) High rotation number effects on heat transfer in a rectangular (AR=2:1) two pass channel. ASME Turbo Expo 2009, GT2009-59421.

[11] Fu WL, Wright LM, Han JC (2006) Rotational buoyancy effects on heat transfer in five different aspect-ratio rectangular channels with smooth walls and 45 degree ribbed walls. J Heat Trans 128(11): 1130-1141.

[12] Tao Z, Yang M, Deng H, Li H, Tian S (2016) Heat transfer study in a rotating ribbed two-pass channel with engine-similar cross section at high rotation number. Appl Therm Eng 106: 681-696.

[13] Li Y, Deng H, Xu G, Lu Q, Tian S (2014) Effect of channel orientation on heat transfer in rotating smooth square U-duct at high rotation number. ASME Turbo Expo 2014, GT2014-25188.

[14] Lei J, Li S, Han JC, Zhang L, Moon HK (2014) Effect of a turning vane on heat transfer in rotating mult pass rectangular smooth channel J Thermophys Heat Tr 28(3): 417-427.

[15] Deng H, Han Y, Tao Z, Li Y, Wang J (2017) Heat transfer in a rotating trailing edge wedge-shaped cooling channel with two inflow forms. Exp Therm Fluid Sci 88: 530-541.

[16] Wang J, Liu J, Wang L, Sundén B, Wang S (2018) Numerical investigation of heat transfer and fluid flow in a rotating rectangular channel with variously-shaped discrete ribs. Appl Therm Eng 129: 1369-1381.

[17] Niu Y, Zhang C, Xu G (2018) A modified anisotropic k−ω model for predicting flow and heat transfer in a rotating channel. Int J Heat Mass Tran 123: 1-15. 

[18] Bons J, Kerrebrock J (1999) Complementary velocity and heat transfer measurements in a rotating cooling passage with smooth walls. J Turbomach 121: 651-662.

[19] Faccini B, Carcasci C, Pievarol M (2014) Heat transfer and pressure loss measurements of matrix cooling geometries for gas turbine airfoils. ASME Turbo Expo 2014, GT2014-25384.

[20] Liu J, Hussain S, Wang J, Wang L, Xie G, Sunden B (2018) Heat transfer enhancement and turbulent flow in a high aspect ratio channel (4:1) with ribs of various truncation types and arrangements. Int J Therm Sci 123: 99-116.

[21] Sundén B (2012) Introduction to heat transfer. WIT Press.

[22] Moffat RJ (1988) Describing the uncertainties in experimental results. Exp Therm Fluid Sci 1(1): 3-17.