Eğrisel yüzeyler üzerinde film soğutmanın sayısal incelenmesi
Özet
Gaz türbin kanatlarının soğutulmasında film soğutması yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu makalede, dört farklı eğrisel yüzey ile bir düz yüzey üzerinde film soğutma etkenliği sayısal olarak incelenmiştir. Modeller bir sırada onbir enjeksiyon deliğinden oluşmuştur. Delik geometrileri tüm modellerde dikdörtgendir ve aynı kesit alanına sahiptir. Üfleme oranları 0.5 ile 2.0 arasında ve delik enjeksiyon açıları ana akış yönü ile 30° alınmıştır. Modellerde rüzgâr tüneli ve delikler için sırasıyla hexahedral ve tetrahedral elemanlar kullanılarak ağ yapısı oluşturulmuştur. Sayısal modellerde optimum ağ kullanılmıştır. Enjeksiyon delik kesitlerinde ve jetler ile ana akışın karıştığı bölgelerde diğer bölgelere göre daha sık ağ aralığı kullanılmıştır. Modellerimizde k-e türbülans modeli, enerji denklemi, ana akış ve soğutucu akışkan olarak hava ve duvarlar için standart duvar fonksiyonları seçilmiştir. Ayrıca sistemin kararlı, duvarlarda ısı kaybının olmadığı ve havanın ideal gaz olduğu kabulleri yapılmıştır. Düşük üfleme oranlarında ana akış, jeti daha kolay bükebilmekte ve böylece jet yüzey üzerine yapışabilmektedir. Bu nedenle düşük üfleme oranlarında film soğutma etkenlikleri yüksek elde edilmiştir. Delik geometrisi, eğrisel yüzeyin eğimi ve üfleme oranının film soğutma etkenliğine önemli etkileri vardır. Sonuçlar, verilen bir yüzey eğriliğinin hem ana akış hemde ana akışa dik yönde film soğutma etkenliğinin, yukarıda ifade edilen parametrelerin uygun seçimine bağlı olduğunu göstermiştir. İyi bir film soğutma için optimum yüzey eğriliği yada gaz türbini kanat eğriliğine uygun enjeksiyon delik geometrisi ve üfleme oranı seçilmelidir.
Anahtar Kelimeler: Film soğutma, eğrisel yüzeyler, film soğutma etkenliği, sayısal inceleme.
Tam Metin: PDF