در مقاله‌ی حاضر جریان آشفته خنک‌کاری لایه‌ای بر روی لبه جلویی پره توربین مدل توسط دو نگرش طول مقیاس حل شونده در مدل‌سازی جریان آشفته مورد مطالعه و تحلیل قرار می‌گیرد. در نگرش اول از رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های جدا شده (DES) بر پایه‌ی مدل اسپالارت-آلماراز و در نگرش دوم از رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ (LES) استفاده می‌گردد. نتایج به‌دست آمده حاکی از آن است که رهیافت DES به دلیل ذات ترکیبی آن و استفاده از مدل RANS در نزدیک دیواره، نوسانات در راستای عرضی جریان در داخل لوله خنک‌کننده را کمتر پیش‌بینی می‌کند. در نتیجه، جریان خنک‌کننده با آشفتگی کمتری وارد جریان اصلی می‌گردد. همچنین در نزدیک دیواره رهیافت DES توزیع عرضی انرژی جنبشی آشفته را کمتر و مقدار شار حرارتی آشفته را بیشتر پیش بینی می‌نماید. بنابراین، اثر بخشی آدیاباتیک بر روی لبه جلویی پره توربین در رهیافت DES نسبت به رهیافت LES و نتایج تجربی کمتر پیش‌بینی می‌شود. علاوه بر این، نتایج حاکی از آن است که اختلاط بین جت خنک‌کننده و سیال داغ جریان اصلی در رهیافت DES در مقایسه با رهیافت LES کمتر تخمین زده می‌شود. در مجموع می‌توان این گونه استنباط کرد که اگر چه رهیافت DES در ناحیه دور از دیواره نتایج قابل قبولی را ارائه می‌نماید، اما در نزدیک دیواره در پیش بینی صحیح مشخصات توربولانسی جریان با مشکل مواجه است. علاوه بر این مزیت اصلی رهیافت DES در مقایسه با رهیافت LES کاهش 40 درصدی هزینه‌ی محاسباتی آن در این کاربرد می‌باشد که می‌تواند استفاده از این روش را توجیه نماید.

واژه‌های کلیدی: خنک‌کاری لایه‌ای، مدل‌سازی جریان آشفته، رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های جدا شده (DES)، رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ (LES)، اثر بخشی آدیاباتیک

متن کامل [PDF 1202 kb]   (5019 دریافت)