دانلود مقالات صنعتی

يكي از روش هاي افزايش كارآيي پره هاي توربين هاي گازي - با توجه به بررسي سيكل ترموديناميكي - بالا بردن دماي گاز ورودي مي باشد. با توجه به محدوديت هاي متالورژيكي و براي افزايش طول عمر پره ها، نياز اصلي به خنك كاري پره خواهد بود. يكي از روش هاي خنك كاري، تزريق جريان خنك كن از طريق يك سري سوراخ مي باشد كه مي تواند سبب رشد چشمگير راندمان توربين گردد؛ كه منجر به بررسي نحوه رفتار يك جت با تقارن محوري در مجاورت سطح و به عنوان خنك كن مي گردد.
در اين مطالعه لبه ورودي توربين گازي به صورت يك استوانه مدل سازي شده و موقعيت بهينه رديف سوراخ هاي تزريق نسبت به خط توقف استوانه، با بررسي عددي و تجربي - در شرايط مشخص: نسبت دمش ( تزريق) 0.4، هندسه مشخص سوراخ هاي تزريق و با يک رديف سوراخ به صورت متقارن در هر طرف استوانه - با مطالعه توزيع فشار، توزيع تنش هاي برشي و موثر بودن پديده انتقال گرما تعيين شده است. حل عددي اين مطالعه با استفاده از نرم افزار فلوئنت (با روش گسسته سازي حجم محدود) انجام گرفته و براي مدل کردن تلاطم از مدل دو معادله اي استاندارد با تابع ديوار غير تعادلي استفاده شده است. نتايج هيدروديناميکي حاصل از كار تجربي كه در آزمايشگاه مكانيك سيالات و در همين زمينه انجام گرفته، مقايسه شده است.
نتايج عددي به دست آمده نشان مي دهند که مقادير بيشينه بازده آدياباتيکي متوسط درست در پايين دست محل رديف سوراخ هاي تزريق مشاهده مي شوند. کمي دورتر در پايين دست سوراخ هاي تزريق، اختلاط سيال ثانويه با جريان اصلي، باعث کاهش بازده لايه مي شود. در حالت کلي، تزريق جريان خنک کن ثانويه در زاويه ˚35 رديف سوراخ ها نسبت به خط توقف استوانه هم از لحاظ بيشينه مقدار بازده آدياباتيک لايه خنک کاري و هم از لحاظ پوشش مناسب لايه در روي استوانه در پايين دست سوراخ تزريق، از ديگر زاويه ها مناسب تر است. بررسي تنش برشي در روي استوانه نيز نشان مي دهد که زاويه ˚35 رديف سوراخ هاي تزريق نسبت به خط توقف استوانه، نتايج مطلوب تري دارد. مقايسه منحني هاي ضرايب فشار روي خط گذرنده از فاصله بين دو سوراخ و روي خط گذرنده از مرکز سوراخ در روي استوانه، تطابق مناسبي را در دو حالت تجربي و تئوري نشان مي دهد. درست در پايين دست محل تزريق، ضريب فشار به دليل جدايش به واسطه تزريق جريان خنک کن، کاهش ناگهاني مي يابد. با افزايش زاويه رديف سوراخ هاي تزريق، جدايش جريان از روي استوانه در زاويه کوچکتري (سريع تر) اتفاق مي افتد.