شبيه‌سازي عددي اثربخشي خنك‌كاري لايه‌اي نوساني موج سينوسي با توجه به تغيير پارامترهاي تزريق خنك‌كننده

Numerical Simulation of the Sinusoidal Wave Pulsed Film Cooling Effectiveness Due to the Changing Cooling Injection Parameters

در اين مقاله اثر تغيير زاويه تزريق بر اثربخشي خنك‌كاري لايه‌اي با نوسان موج سينوسي در فركانس‌هاي مختلف بررسي مي‌شود. چهار زاويه تزريق 20، 25، 30 و 35درجه انتخاب شده‌اند. جريان نوساني در سه فركانس 2، 50 و 500 هرتز مورد بررسي قرار مي‌گيرد. مدل‌سازي هندسه در نرم‌افزار گمبيت و تحليل عددي توسط نرم‌افزار فلوئنت انجام شد. از مدل SST k-ω براي مدل‌سازي آشفتگي استفاده شد. نتايج نشان داد كه زاويه تزريق بين 20 تا 25درجه در سه فركانس مورد بررسي، بيشترين اثربخشي خنك‌كاري لايه‌اي خط مركزي و جانبي را به‌ خصوص در نواحي دور از لبه سوراخ تزريق داشت. فركانس‌هاي بالاتر (500 هرتز) افزايش اثربخشي خنك‌كاري لايه‌اي در فواصل ابتدايي پايين‌دست سوراخ را به دنبال دارند. در فواصل دوردست، فركانس پايين‌تر (2هرتز) بيشترين اثربخشي را دارد. با افزايش فركانس، تفاوت مقدار اثربخشي خنك‌كاري خط مركزي و جانبي در زواياي مختلف كاهش مي‌يابد. با افزايش فركانس فاصله زماني قطع و وصل جريان كاهش يافته و در نتيجه اثربخشي لحظه‌اي نيز داراي تغييرات كُندتري نسبت به فركانس‌هاي پايين‌تر است. نسبت دمش 0/5 به نسبت دمش 0/75 و 1 در تمامي زوايا و فركانس‌ها بيشترين اثربخشي را داشت.

In this paper, the effect of the angle of injection on the film cooling effectiveness with sinusoidal wave pulsation is investigated at various frequencies. Four angles of injection are selected at 20, 25, 30, and 35 degrees. The pulsed flow is investigated at 3 frequencies of 2, 50, and 500 Hz. Geometry was simulated in Gambit and numerical analysis was done by Fluent software. The SST k-ω model was used for modeling turbulence. The results showed that the injection angle between 20 and 25 degrees in the frequencies studied had the most film cooling effectiveness of the central and lateral line, especially in the areas far from the edge of the hole. Higher frequencies (500 Hz) increase the effectiveness of the film cooling at the lower initial distances of the hole. At far distances, the lower frequency (2 Hz) is the most effectiveness. As the frequency increases, the difference in the cooling efficiency of the central and lateral lines decreases at different angles. As the frequency increases, the interruptions of the flow-off and the flow-on are reduced, and as a result, the instantaneous effectiveness also has a slower variation than the lower frequencies. The blowing ratio of 0.5 had the most value in comparison with the blowing ratio of 0.75 and 1 in all angles and frequencies.