مطالعه جریان سیال و انتقال حرارت در یک کانال U شکل دندانه دار چرخان

میدان جریان سیال و انتقال حرارت در یک کانال U شکل خنک کننده پره های توربین گاز به صورت سه بعدی شبیه سازی عددی شده و با نتایج تجربی مقایسه شده است. کانال U شکل مورد مطالعه دارای دندانه هایی با مقطع مربعی و زاویه 45 درجه میباشد و شبیه سازی در اعداد رینولدز 5000 و 10000 و 25000 برای کانال ساکن و چرخان انجام شده است. برای انجام این تحقیق از انواع مدلهای توربولانسی تک معادله ای و دو معادله ای استفاده و نتایج حاصل از هریک، با نتایج تجربی مقایسه شده و در نهایت بهترین مدلها برای مدلسازی مسئله مورد مطالعه معرفی شده اند. نتایج تحقیق حاضر نشان میدهد که از بین مدلهای تک و دو معادله ای، مدلk-ε RNG رینولدزهای پایین و مدل k-ω SST در رینولدزهای بالا، نتایجی نزدیک به نتایج تجربی به دست می دهند. در ادامه نقش مهم جریانهای ثانویه ایجاد شده توسط دندانه ها در انتقال حرارت کانال مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده که تغییر در الگوی جریانهای ثانویه در اثر عواملی همچون دوران کانال و غیره سبب تغییر در الگوی انتقال حرارت کانال میشود. نتایج این مطالعه نشان میدهد که دوران کانال سبب کاهش افت فشار در کانال میشود اما به علت تاثیر منفی در انتقال حرارت کانال باعث کاهش پارامتر »ضریب عملکرد« در کانال خواهد شد.

کلیدواژه ها:

شبیهسازی عددی ، جریان توربولانس ، توربین گازی ، کانال U شکل ، دندانه ، بهبود انتقال حرارت