محمود فرزانه گرد - استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شاهرود
محمد فخاریان - کارشناس ارشد گرایش تبدیل انرژی مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شاهرود

در مقاله حاضر جریان سیال و انتقال حرارت در درون محفظه های روتور- استاتور با خروجی جریان شعاعی بصورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. داده های تجربی نیز برای محفظه مورد بررسی ارائه و با نتایج عددی مقایسه شده است. محفظه مورد بررسی بخشی از سیستم خنک کننده توربینهای گازی محسوب می شود. هوای خنک کن خروجی از کمپرسور توربینهای گازی قبل از اینکه برای خنک کردن پره های توربین مورد استفاده قرار بگیرد در اینگونه محفظه ها چرخش داده می شود. این چرخش باعث کاهش دمای استاتیکی هوای خنک کن شده و در نهایت باعث بهبود کارایی سیستم خنک کننده خواهد شد. هوا (بعنوان سیال عامل) بصورت محوری وارد محفظه شده و بعد از برخورد با روتور به سمت فضای موجود بین روتور و استاتور هدایت می شود. هوا بعد از طی مسیر و چرخش در فضای موجود بین دو دیسک در نهایت بصورت شعاعی در شعع بیشینه از محفظه خارج می شود. معادلات ناویر- استوکس برای جریانن پایدار و سیال تراکم ناپذیر در مختصات استوانه ای حل شده اند. از مدل k-ε رینولدز پایین برای تحلیل عددی استفاده شده است. جواب عددی و داده های تجربی برای ضرایب مومنتوم روتور و عدد ناسلت مقایسه و همخوانی خوبی را نشان می دهد. با انجام آنالیز تشابهی رینولدز بین ضریب مومنتوم کلی روتور و عدد ناسلت متوسط رابطه ای بدست آمد که به کمک آن و با داشتن سرعت چرخش روتور به راحتی می توان عدد ناسلت متوسط را پیدا کرد.

سیستم خنک کاری توربین های گازی، سیستم روتور، استاتور، جریان چرخشی، حل عددی، آنالیز تشابهی رینولدز