مطالعه عددی جریان و انتقال حرارت آشفته در کانالهای زبرشده با موانع متصل و منفصل از دیواره

در سیستم خنک کاری داخلی پره توربین گاز، موانع آشفته کننده جریان نقش موثری درافزایش انتقال حرارت دارند و با توجه به اینکه در موتورهای هوایی مدرن ، برای افزایش راندمان و قدرت سعی در افزایش دمای گاز خروجی از محفظه احتراق می باشد، افزایش ضریب انتقال حرارت در گذرگاه های خنک کننده پره توربین ، اهمیت بیشتری می یابد. در این پایان نامه جریان آشفته سیال ، درون کانالهای زبرشده با موانع متصل و منفصل از دیواره ، با استفاده از عدد رینولدز پائین همراه با ترمهای اصلاحی و روش عددی حجم محدود و الگوریتم سیمپل ، مورد مطالعه قرار گرفته است . مشخصات جریان سیال شامل میدان سرعت، توزیع عدد نوسلت و توزیع انرژی جنبشی توربولانس برای شش هندسه متفاوت با کمک مدل توربولانس عد رینولدز پائین لاندر و شارما محاسبه شده ، که منطبق بر نتایج تجربی می باشد. در کانال با موانع متصل ، نتایج بدست آمده نشان دهنده کاهش ضریب انتقال حرارت در ناحیه پایین دست مانع می باشد که می تواند نقش موثری در ایجاد نقاط داغ ایفا کند. در مقابل ، بررسی کانال با موانع منفصل ، که از لحاظ عددی کمتر به آن پرداخته شده است ، رفع ناحیه داغ پایین دست مانع را نشان می دهد که به دلیل عبور سیال از حد فاصل میان مانع و دیواره صورت گرفته است . در این تحقیق اثرات ترم اصلاحی جدید مقیاس طولی ‏‎yap term‎‏ بررسی شده و با ترم استاندارد‏‎yap‎‏ مقایسه شده است. نتایج حل عددی برای میدان سرعت متوسط رضایت بخش می باشد. در مورد سرعت نوسانی متوسط طولی ، اگر چه نحوه تغییرات مقادیر عددی بدست آمده ، با نتایج تجربی همخوانی دارد، مقادیر عددی پیش بینی شده بطور کلی کمتر از مقادیر اندازه گیری شده می باشند. سرعت نوسانی عرضی پیش بینی شده نسبت به سرعت نوسانی متوسط طولی اختلاف کمتری با مقادیر اندازه گیری شده دارد، همچنین ترمهای اصلاحی نتایج تقریبا مشابهی را برای سرعتهای متوسط ونوسانی ارائه می کنند. بررسی ها نشان می دهد که نتایج عددی پیش بینی شده برای عدد نوسلت بیش از مقادیر تجربی است و استفاده از ترم اصلاحی جدید سبب بهبود پیش بینی میدان حرارتی و نزدیک شدن مقادیر بدست آمده برای عدد نوسلت موضعی با مقادیر تجربی می گردد.