مقایسه عددی الگوی جریان های خنک کاری لایه ای کشویی و مدور
چکیده
خنک کاری لایه ای فناوری پیشرفته ای است که در توربین های گازی نوین به منظور محافظت از سطح پره ها در مقابل تنش های حرارتی ناشی از جریان داغ خروجی از محفظه احتراق با دمایی بالاتر از نقطه ذوب پره به کار گرفته می شود. در روش مذکور بخشی از هوای خروجی از کمپرسور توسط کانال های داخلی تعبیه شده در پره به سطح پره تزریق می شود تا با ایجاد یک لایه محافظ حرارتی روی سطح آن موجب افزایش حد مجاز دمای گازهای ورودی به توربین و متعاقباً افزایش بازدهی کلی توربین گردد. در تحقیق حاضر به بررسی عددی میدان جریان و دما در روش خنک کاری لایه ای از طریق یک ردیف سوراخ منفصل استوانه ای بر روی یک صفحه تخت، تحت شرایط سه بعدی، آشفته، غیرقابل تراکم و پایدار پرداخته شده است. شبیه سازی ها با استفاده از یک شبکه سازمان یافته، غیر یکنواخت و شش وجهی شامل کانال جریان اصلی، مجرای تزریق و محفظه تزریق، توسط مدل آشفتگی k-? رینولدز پایین انجام گرفته که جهت گسسته سازی ترم فشار و سایر ترم های معادلات به ترتیب از روش استاندارد و تقریب مرتبه دوم و همچنین برای حل توأم میدان فشار و سرعت، از الگوریتم سیمپل استفاده شده است. مطالعه حاضر در زوایای تزریق 20، 35 و 50 درجه به ازای سه نسبت طول به قطر سوراخ 75/1، 5 و 8، برای نسبت دمش های 25/0، 5/0 و 1 و نسبت چگالی های 2/1، 6/1 و 2 صورت گرفته و معیار عملکرد خنک کاری، کارایی آدیاباتیک خنک کاری لایه ای در پایین دست سوراخ تزریق انتخاب شده است. نتایج عددی در مقایسه با داده های تجربی و عددی دیگر از تطابق خوبی برخوردار می باشد. جهت به دست آوردن مدل ریاضی کارایی خنک کاری لایه ای بر حسب پارامترهای موثر، از شبکه عصبی نوع gmdh بهره گرفته شده است که قابلیت خوبی را در مدل سازی و پیش بینی کارایی خنک کاری لایه ای با حداقل خطاهای آموزش و پیش بینی نشان می دهد.