Simulación de Transferencia de Calor Conjugada del Rendimiento General de Enfriamiento para Agujeros de Enfriamiento por Película con Cráteres
Autores: Zhang, Chao; Wang, Wenzhuang; Wang, Zhan; Tong, Zhiting
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Simulación de Transferencia de Calor Conjugada del Rendimiento General de Enfriamiento para Agujeros de Enfriamiento por Película con Cráteres
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Enfriamiento por película
Temperatura de la pala de la turbina
Efectividad del enfriamiento
Estructura del flujo
Simulaciones de transferencia de calor conjugada
Agujeros de enfriamiento por película con cráteres
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
El enfriamiento por película se aplica ampliamente como una forma efectiva de mantener la temperatura de la pala de la turbina en un nivel aceptable. El presente artículo investiga la efectividad general del enfriamiento y la estructura del flujo mediante simulaciones de transferencia de calor conjugada para los agujeros de enfriamiento por película cilíndricos de referencia y tres agujeros craterizados. El flujo y la transferencia de calor en el dominio del fluido se obtienen utilizando el modelo de turbulencia de transporte de tensión cortante, y la conductividad sólida se considera resolviendo la ecuación de Laplace. Se estudian cuatro relaciones de soplado que varían de 0.5 a 2.0. Los resultados numéricos muestran que el agujero craterizado elíptico concéntrico produce una efectividad general de enfriamiento ligeramente superior a la del agujero cilíndrico de referencia, pero los dos agujeros craterizados contorneados exhiben grandes mejoras debido a la generación del par de vórtices en forma de riñón invertido. La efectividad general de enfriamiento promediada por área ha mejorado entre un 5.58% y un 65.30% para el agujero craterizado contorneado. La variación del número de Biot resulta en un pequeño cambio en la efectividad general de enfriamiento promediada por área. Sin embargo, el coeficiente de uniformidad de la efectividad general de enfriamiento promediada por área depende del número de Biot.
Descripción
El enfriamiento por película se aplica ampliamente como una forma efectiva de mantener la temperatura de la pala de la turbina en un nivel aceptable. El presente artículo investiga la efectividad general del enfriamiento y la estructura del flujo mediante simulaciones de transferencia de calor conjugada para los agujeros de enfriamiento por película cilíndricos de referencia y tres agujeros craterizados. El flujo y la transferencia de calor en el dominio del fluido se obtienen utilizando el modelo de turbulencia de transporte de tensión cortante, y la conductividad sólida se considera resolviendo la ecuación de Laplace. Se estudian cuatro relaciones de soplado que varían de 0.5 a 2.0. Los resultados numéricos muestran que el agujero craterizado elíptico concéntrico produce una efectividad general de enfriamiento ligeramente superior a la del agujero cilíndrico de referencia, pero los dos agujeros craterizados contorneados exhiben grandes mejoras debido a la generación del par de vórtices en forma de riñón invertido. La efectividad general de enfriamiento promediada por área ha mejorado entre un 5.58% y un 65.30% para el agujero craterizado contorneado. La variación del número de Biot resulta en un pequeño cambio en la efectividad general de enfriamiento promediada por área. Sin embargo, el coeficiente de uniformidad de la efectividad general de enfriamiento promediada por área depende del número de Biot.