شبيه سازي عددي خنك كاري لايه اي حول پره توربين گاز توسط رهيافت ميانگين گيري جزيي از معادلات ناوير- استوكس (پنس)

Numerical Simulation of Film Cooling around a Gas Turbine Blade via Partially Averaged Navier-Stokes Approach (PANS)

در اين پژوهش به مطالعه عددي خنك كاري لايه اي حول يك پره توربين گاز با استفاده از رهيافت ميانگين گيري جزيي از معادلات ناوير استوكس (پنس) كه يكي از موفق ترين رهيافت هاي شبيه سازي گردابه هاي بسيار بزرگ (وي – ال – اي - اس) در جريان هاي آشفته مي-باشد، پرداخته شده است. براي بررسي دقيق جريان، مدل سازي به صورت سه بعدي حول هندسه پره توربين گاز (ايرفويل با در نظر گرفتن سوراخ هاي خنك كاري) انجام شده و دماي سيال ورودي (جريان آزاد) و دماي سطح پره به ترتيب 5/409 درجه كلوين و 7/297 درجه كلوين در نظر گرفته شده است. عدد رينولدز جريان ورودي 105 X42/8 است. جريان ورودي به صورت كاملا آشفته مي باشد و شدت آشفتگي آن 052/0 تنظيم شده و همچنين از اثرات جريان هاي ثانويه در بالا و پايين پره چشم پوشي شده است. براي حل عددي معادلات از نرم افزار فلوينت استفاده شده و معادلات ميانگين گيري شده جزيي ناوير-استوكس (پنس) با استفاده از يو – دي – اف به نرم افزار فلوينت اعمال شده است. نتايج بدست آمده از روش پنس با نتايج تجربي موجود و نتايج مدل هاي دو معادله اي رنس در تحقيق هاي ديگر مقايسه شده كه نشان مي دهد روش پنس تطابق قابل قبولي با نتايج تجربي داشته و همچنين نسبت به مدل هاي دو معادله اي رنس دقيق تر است.

At the present research, Film Cooling around a gas turbine blade has been studied numerically via Partially Navier-Stokes Simulation (PANS) approach which is one the most success approaches of Very Large Eddy Simulation (VLES) in turbulence flow. For detail investigation of flow around gas turbine blade (airfoil with film cooled holes on leading edge) has been simulated in three dimensions and inlet temperature and blade surface temperature has been considered: 409.5° C and 297.7° C respectively. Inlet Reynolds number is 8.42 X 105. Inlet flow is fully turbulent and turbulence intensity has been set on 0.052 meanwhile secondary flow effect in up and bottom of blade has been waived. Numerical calculation has been done by Fluent and partially averaged Navier- Stokes equations (PANS) have been applied to fluent by UDF’s. The obtained results from Partially Navier-Stokes Simulation (PANS) method have been compared with existed experimental data and other RANS two-equations models in other researches and it demonstrate that Partially Navier-Stokes Simulation (PANS) approach results has admissible correspondence with experimental data in addition these results are accurate than RANS two- equations models.