تحلیل عددی تکنیک خنک کاری لایه ای مبتنی بر سوراخ شکل یافته و با زاویه مرکب

برای دستیابی به راندمان بالاتر در موتورهای توربین گاز، دمای ورودی به توربین یکی ار عوامل تاثیر گذار می باشد. اما مواد مورد استفاده برای ساخت پره های توربین گاز، دمای ذوب و توانایی تحمل بارهای حرارتی محدودی دارند. در نتیجه استفاده از روش هایی برای افزایش دمای ورودی توربین گازهمواره مورد نظر بوده است. به این منظور تکنیک های مختلف خنک کاری به کار گرفته شده اند. خنک کاری لایه ای یکی از تکنیک های خنک کاری خارجی محسوب می شود که توسط آن، یک لایه نازک از سیال خنک کننده (مانند هوا)، سطح را می پوشاند و مانع تماس مستقیم آن با گازهای داغ می شود. در سالهای اخیر به منظور بهبود اثربخشی خنک کاری لایه ای استفاده از روش هایی مانند استفاده از سوراخ های تزریق شکل یافته و یا سوراخ های تزریق دارای زاویه مرکب استفاده شده است. در مقاله حاضر شرایط استفاده از سوراخ تزریق شکل یافته و دارای زاویه مرکب (Compound Angle Shaped Hole) به صورت سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. دو مدل هندسی شامل مدل شوراخ تزریق دارای گسترش طولی و با زاویه مرکب 60 درجه و مدل سوراخ تزریق دارای گسترش جانبی و با زاویه تزریق 45درجه برای نسبت نرخ دمش های 1.25 و 1.88 مورد تحلیل عددی قرار گرفته اند. زاویه تزریق 35 درجه و مدل آشفتگی انتقال تنش برشی (k-ω /SST) استفاده گردیده است. مقایسه نتایج بدست آمده در حالت سوراخ تزریق دایروی با نتایج عددی و تجربی موجود از تطابق قابل قبولی برخوردار می باشد. نتایج حاضر برای میدان جریان، اثر بخشی و میدان دما نیز ارائه شده اند.