Ефективність плівкового охолодження плоскої поверхні при подачі охолоджувача через парні отвори

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorПанченко, Надія Анатоліївна
dc.date.accessioned2020-05-27T14:10:53Z
dc.date.available2020-05-27T14:10:53Z
dc.date.issued2016
dc.descriptionРобота виконана в Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут» МОН України на кафедрі фізики енергетичних систем і в Інституті технічної теплофізики НАН України у відділі високотемпературної термогазодинаміки. Захищена в Інституті технічної теплофізики НАН України.uk
dc.description.abstractenThe thesis is associated with the experimental and theoretical study of the flat plate film cooling fundamentals with double jet holes at the inlet. The new correlation is given for the free-stream turbulent flow with low external turbulence, the effects of external turbulence and flow acceleration were studied and relative correlations describing the influence of these factors were obtained. The experimental results of the film cooling efficiency obtained over a flat plate with the double jet hole configuration at the inlet have shown that at low (m=0,5) and medium (m=1,0) blowing ratio the cooling efficiency of this configuration is greater of the traditional scheme of two-array inclined cylindrical holes, however corresponds it at m=1,5 and more. Under identical equal conditions the rate of non-uniformity of the film cooling efficiency for the scheme of double jet holes is lower compared to the traditional cooling scheme with dual row of holes. In theoretical part, three-dimensional numerical fluid flow and heat transfer analysis was performed using commercial CFD code ANSYS CFX 14. All together 6 RANS turbulence models were tested; where the models of k-ε group were presented by the standard k-ε model and RNG k-ε model, while k-ω group models – by the standard k-ω model and Menter SST model. Also, two Reynolds Stress models (RSM) were tested, namely SSG and LRR models. At low (m = 0,5) blowing ratio comparison has shown a good agreement of experimental data obtained with calculated results; while using of standard k-ε turbulence model showed best results. At m=1,0 and m=1,5 all mathematical models tested overestimate experimental results in the area x/d<10...20. The results of the computer simulation and surface streamlines visualization have shown that the main factors of the greater film cooling efficiency at low (m=0,5) and medium (m=1,0) blowing ratio are transformation of the kidney vortex structure and formation of the anti-kidney vortex pair with a cooling air spreading in the spanwise direction, which prevents penetration of the external flow to the cooled wall. The information regarding an application of the results obtained in this study is given, the primary directions of further investigations are also identified.uk
dc.description.abstractruДиссертация посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию пленочного охлаждения плоской поверхности с подачей охладителя через парные отверстия на входе. Впервые получено уравнение для низкотурбулентного и безградиентного обтекания, изучено влияние внешней турбулентности и ускорения потока, определены относительные функции, характеризующие влияние этих факторов. Результаты экспериментального исследования пленочного охлаждения плоской пластины через парные отверстия на входе показали, что при малых (m=0,5) и умеренных (m=1,0) значениях параметра вдува эффективность пленочного охлаждения пластины в среднем на 20-25 % выше, чем для стандартной двухрядной системы цилиндрических отверстий и соответствует ей при m = 1,5 и более. При прочих равных условиях степень неравномерности эффективности пленочного охлаждения для схемы парных отверстий меньше, чем для традиционной двухрядной схемы отверстий. При CFD моделировании сложной трехмерной структуры потока и теплообмена был использован коммерческий пакет ANSYS CFX 14. Протестировано 6 моделей турбулентности. Модели k-ε группы представлены стандартной k-ε моделью и RNG k-ε моделью, модели k-ω группы – стандартной k-ω моделью и SST моделью Ментера, а также двумя моделями напряжений Рейнольдса (RSM) – SSG и LRR. При низком параметре вдува (m=0,5) рассмотренные в работе модели турбулентности удовлетворительно согласуются с полученными экспериментальными данными; при этом лучшие результаты демонстрирует k-ε модель турбулентности. При m=1,0 и m=1,5 все модели показывают завышенные результаты на участке x/d<10...20. Результаты компьютерного моделирования и поверхностной визуализации показали, что основными факторами более высокой эффективности пленочного охлаждения при малых (m=0,5) и умеренных (m=1,0) значениях параметра вдува являются преобразование «почечного» вихря и формирование антипочечной вихревой структуры с поперечным растеканием охладителя около стенки, которая препятствует поступлению внешнего потока к охлаждаемой стенке. На основе компьютерного моделирования показано, что при заданных значениях углов β1 и β2 поперечное расстояние Δ между отверстиями первого и второго ряда, оказывает значительное влияние на эффективность пленочного охлаждения, которая изменяется по кривой с максимумом. Приведены сведения о внедрении полученных результатов и сформулированы задачи дальнейшего исследования.uk
dc.description.abstractukДисертація присвячена експериментальному і теоретичному дослідженню плівкового охолодження плоскої поверхні з подачею охолоджувача через парні отвори на вході. Вперше отримано рівняння для низькотурбулентного і безградієнтного обтікання, вивчено вплив зовнішньої турбулентності і прискорення потоку, визначені відносні функції, що характеризують вплив цих факторів. Результати експериментального дослідження плівкового охолодження плоскої поверхні через парні отвори показали, що при малих (m = 0,5) і помірних (m = 1,0) значеннях параметра вдуву ефективність плівкового охолодження поверхні на 20-25% вище, ніж для стандартної дворядної системи циліндричних отворів і відповідає їй при m = 1,5 і більше. За інших рівних умов ступінь нерівномірності ефективності плівкового охолодження для схеми парних отворів менше, ніж для традиційної схеми з двома рядами отворів. При CFD моделюванні складної тривимірної структури потоку і теплообміну був використаний комерційний пакет ANSYS CFX14. Протестовані 6 моделей турбулентності. Моделі k-ε групи представлені стандартною k-ε моделлю і RNG k-ε моделлю, моделі k-ω групи – стандартною k-ω моделлю та SST моделлю Ментера, а також двома моделями напруг Рейнольдса (RSM) – SSG та LRR. При низькому параметрі вдуву (m = 0,5) розглянуті в роботі моделі турбулентності задовільно узгоджуються з отриманими експериментальними даними; при цьому кращі результати демонструє k-ε модель турбулентності. При m=1,0 та m=1,5 всі моделі показують завищені результати на ділянці x/d < 10...20. Результати комп'ютерного моделювання та поверхневої візуалізації показали, що основними факторами більш високої ефективності плівкового охолодження при малих (m = 0,5) і помірних (m = 1,0) значеннях параметра вдуву є перетворення «ниркового» вихору і формування антиниркової вихрової структури з поперечним розтіканням охолоджувача біля стінки, що перешкоджає надходженню зовнішнього потоку до охолоджуваної поверхні. На основі комп'ютерного моделювання показано, що при заданих значеннях кутів β1 і β2 поперечна відстань Δ між отворами першого і другого ряду, має значний вплив на ефективність плівкового охолодження, яка змінюється по кривій з максимумом. Наведено відомості про впровадження отриманих результатів і сформульовані завдання подальшого дослідження.uk
dc.format.page26 с.uk
dc.identifier.citationПанченко, Н. А. Ефективність плівкового охолодження плоскої поверхні при подачі охолоджувача через парні отвори : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.14.06 – технічна теплофізика та промислова теплоенергетика / Панченко Надія Анатоліївна. – Київ, 2016. – 26 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/33795
dc.language.isoukuk
dc.publisherНаціональна академія наук України Інститут технічної теплофізикиuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectплівкове охолодженняuk
dc.subjectефективність плівкового охолодженняuk
dc.subjectпарні отвориuk
dc.subjectкомп'ютерне моделюванняuk
dc.subjectfilm coolingen
dc.subjectfilm cooling efficiencyen
dc.subjectdouble jet holesen
dc.subjectnumerical simulationen
dc.subjectпленочное охлаждениеru
dc.subjectэффективность пленочного охлажденияru
dc.subjectпарные отверстияru
dc.subjectкомпьютерное моделированиеru
dc.subject.udc536.244:621.438uk
dc.titleЕфективність плівкового охолодження плоскої поверхні при подачі охолоджувача через парні отвориuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Panchenko_aref.pdf
Розмір:
1.59 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ФЕС)