شبیه سازی سه بعدی تأثیر انسداد سوراخ های خنک سازی نازل ردیف اول توربین گازی GE-F9 برتوزیع دما

یکی از مشکلات روبه افزایش توربین های گازی انسداد سوراخ های خنک سازی آن ها می باشد. در این تحقیق تاثیر گرفتگی این سوراخ ها بر وضعیت حرارتی پره های نازل ردیف اول توربین گازی GF-F9 شبیه سازی شده است. شبیه سازی شامل سه قسمت عمده مدل سازی هندسی ، تولید شبکه و حل جریان در حالت سه بعدی است. شکل خاص پره های توربین و وجود سوراخ ها و مجاری خنک سازی به شکل های گوناگون، هندسه مسئله را بسیار پیچیده ساخته است. برای مدل سازی هندسه نازل از تکنیک ابر نقاط و سیم برش در قطعه استفاده شده و مدل سطح پره در نرم افزار CATIA تولید شده است. شبکه محاسباتی از نوع ترکیبی چند بلوکی بوده که به کمک نرم افزار Gambit تولید شده است. جریان سیال در گذر از نازل ، آشفته تراکم پذیر همراه با گرادیان فشار و انتقال حرارت است. جهت مدل سازی آشفتگی از مدل Realizable k -ε با روش گسترش یافته در کنار دیوار استفاده شده و معادلات حاکم بر مسئله به روش حجم محدود و با استفاده از کد تجاری Fluent حل شده اند. جهت تشکیل ردیف پره ها و کاهش حجم محاسبات از مرز تناوبی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که پیشینه دما در لبه حمله و کمینه دما پس از سوراخ های خنک سازی لایه ای اتفاق می افتد. انسداد جزئی و کامل سوراخ های خنک سازی می تواند سبب افزایش دمای سطح پره تا حدود 300 ،160 ،400 و 500 درجه سانتیگراد به ترتیب برای حالت های انسداد سوراخ های سمت فشار ، لبه فرار،سمت مکش و بدون خنک سازی ، شود. نتایج نشان می دهد که گرفتگی سوراخ های سمت مکش، می تواند آسیب بیشتری را به نازل وارد سازد.

کلیدواژه ها:

نازل ردیف اول ، انتقال حرارت مزدوج ، توربین گازی ، خنک سازی لایه ای ، شبیه سازی عددی