Ефективність газової завіси при подачі охолоджувача в профільовані трикутні поверхневі заглиблення з виїмкою на передній грані
Вантажиться...
Дата
2024
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми. Газові турбіни використовуються в для авіаційних двигунів та промислового застосування. Теплова ефективність і вихідна потужність газових турбін зростають зі збільшенням температури на вході в турбіну. Поточний рівень температури на вході в сучасних газових турбінах значно перевищує температуру плавлення матеріалу лопаток. Тому, поряд з розробкою високотемпературних матеріалів, необхідно дослі та впроваджувати альтернативні схеми охолодження для довготривалої та надійної роботи газових турбін з високою продуктивністю. В багатьох роботах в області плівкового охолодження досліджено, що схема з видувом охолоджувача в трикутні поверхневі заглиблення вважається досить перспективною. В даній роботі схему класичних трикутних заглиблень було доповнено виїмкою з розташуванням на передній грані заглиблення. Всі дослідження проводилися за допомогою комп’ютерного моделювання з використанням CFD – пакетів. Мета роботи. Отримання теплофізичних закономірностей і визначення залежностей, що описують фізичну структуру та ефективність плівкового охолодження при подачі охолоджувача в трикутні поверхневі заглиблення з виїмкою на передній грані за допомогою вирішення наступних завдань:
- розробити комп’ютерну модель плівкового охолодження плоскої поверхні з трикутними заглибленнями;
- провести тестові розрахунки з використанням різних моделей турбулентності та виконати порівняння з експериментом, щоб визначити, яка модель в подальшому буде обрана за основну;
- після виконання тестових обрахунків перейти до проведення основних розрахунків за різних граничних умов;
- провести аналіз отриманих даних, визначити характер впливу неізотермічності та дворядності на ефективність плівкового охолодження.
Об’єктом дослідження є процеси теплообміну і гідродинаміки плівкового охолодження при подачі охолоджувача в трикутні заглиблення з виїмкою на передній грані, розміщених на плоскій поверхні. Предметом дослідження є фактори, які впливають на ефективність плівкового охолодження і фізичну структуру потоку. Методи дослідження. Теоретичне дослідження виконувалось за допомогою програмного пакету ANSYS CFX 19.3 з використанням SST – моделі турбулентності. Наукова новизна отриманих результатів моделювання: Вивчено альтернативну схему з виїмкою, розташованою на передній стінці трикутних поверхневих заглиблень на ефективність плівкового охолодження в діапазоні змін параметра вдуву від 0,5 до 2,0. Наведено залежності середньої по ширині ефективності, локальної по довжині ефективності та виконано візуалізацію полів ефективності. Показано, що фактор впливу неізотермічності демонструє кращу середню по ширині ефективність плівкового охолодження при високотемпературних граничних умовах для трикутних заглиблень з виїмкою та схожу картину з превагою високих тесператур для класичних трикутних заглиблень. Вплив дворядності показав, що охолоджувач масштабніше розподіляється по всій плоскій поверхні, але дана відмінність стосується низьких параметрів вдуву, оскільки з подальшим зростанням вдуву відбувається відрив потоку в місцях виходу з заглиблень. Порівняльний аналіз плівкового охолодження показав, що схема з використанням трикутних заглиблень з виїмкою має більшу усереднену по площі ефективність плівкового охолодження по відношенню до класичних трикутних заглиблень.
Опис
Ключові слова
ефективність плiвкового охолодження, трикутнi поверхневi заглиблення, фактор впливу, дворядність, ef iciency of film cooling, triangular surface recesses, influence factor, two-row
Бібліографічний опис
Ланьков, Б. С. Ефективність газової завіси при подачі охолоджувача в профільовані трикутні поверхневі заглиблення з виїмкою на передній грані : магістерська дис. : 105 Прикладна фізика та наноматеріали / Ланьков Богдан Сергійович. – Київ, 2024. – 85 с.