تحلیل عددی تأثیر شیب بالادست جریان بر کارایی آدیاباتیک خنک‌کاری لایه‌ای

در تحقیق حاضر تأثیر افزودن شیب بالادست جریان بر میدان­های جریان و دما در روش خنک‌کاری لایه‌ای از طریق یک ردیف سوراخ مجزای استوانه‌ای بر روی مدل صفحه تخت به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مطاله جریان به صورت سه‌بعدی، آشفته، ‌تراکم­ناپذیر و پایدار در نظر گرفته شده است. شبیه‌سازی‌ها با استفاده از یک شبکه سازمان‌یافته، غیریکنواخت و شش وجهی شامل کانال جریان اصلی و مجرای تزریق، توسط مدل آشفتگی Realizable K-e انجام شده است. مسئله حاضر در زاویه تزریق 30 درجه به ازای نسبت طول به قطر سوراخ 10 و نسبت چگالی 1، برای نسبت دمش‌های 4/0، 8/0 و 2/1 و زوایای شیب بالادست 0، 5/8 و 15 درجه مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که خصوصیات خنک­کاری لایه­ای در ناحیه پایین­دست سوراخ­های تزریق، به ترکیب زوایه شیب (ارتفاع شیب) با نسبت دمش شدیداً حساس می­باشد. در واقع وجود شیب بالادست جریان به عنوان تولید­کننده گردابه، اثرات مهمی را بر ساختارهای گردابه­ای میدان جریان و متعاقباً بر کارایی آدیاباتیک خنک‌کاری لایه‌ای در پایین دست سوراخ تزریق، از خود بر جای  می­گذارد. همچنین نتایج عددی در مقایسه با داده‌های تجربی از همخوانی قابل قبولی برخوردار می‌باشد.