Плівкове охолодження на пласкій поверхні за одним рядом трикутних заглиблень з виїмкою при зовнішній турбулентності

Abstract

Стаття присвячена вивченню ефективності плівкового охолодження на пласкій адіабатній поверхні з однорядною системою "дрібних" заглиблень (h/d = 0,75) трикутної форми різної конфігурації та подачею охолоджувача через похилі отвори, що розташовані в них. В роботі представлені результати комп'ютерного моделювання ефективності плівкового охолодження на пласкій поверхні при подачі охолоджувача через похилі отвори в трикутні заглиблення. Розрахунки виконані при зміні параметру вдуву 0,5 – 2,0 з використанням SST моделі турбулентності. На охолоджуючій поверхні спостерігається симетрія адіабатної ефективності плівкового охолодження відносно повздовжньої вісі, що свідчить про стійкість охолоджувача поблизу стінки. Локальна ефективність плівкового охолодження має нерівномірний характер з максимумами локальної ефективності охолодження за заглибленнями при малих параметрах вдуву. Зі збільшенням параметру вдуву спостерігається зниження поперечної нерівномірності після ряду трикутних заглиблень. Порівняльний аналіз трикутних заглиблень різної конфігурації показав суттєву перевагу середньої ефективності плівкового охолодження у трикутника з виїмкою на передній стінці в порівнянні з класичним трикутником та тангенціальним отвором, яка складає до 70 %. При досліджені впливу зовнішньої турбулентності (Tu = 1 %, 5 %, 10 %) на ефективність плівкового охолодження визначено, що зі збільшенням турбулентності основного потоку виникає зменшення ефективності охолодження до 24 %. Однак на ділянці x/d < 20 вплив зовнішньої турбулентності практично відсутній, що пов’язано зі складною вихровою структурою, яка подавляється зовнішньою турбулентністю основного потоку.

The article is devoted to the study of the efficiency of film cooling on a flat adiabatic surface with a single-row system of "small" dimples (h/d = 0.75) of triangular shape and the supply of coolant through inclined holes located in them. The paper presents the results of computer modeling of the efficiency of film cooling on a flat surface when the cooler is fed through inclined holes into triangular dimples. Calculations were performed with a change in the blowing parameter 0.5...2.0 using the SST turbulence model. On the cooling surface, there is a symmetry of the adiabatic efficiency of film cooling relative to the longitudinal axis, which indicates the stability of the cooler near the wall. Local efficiency of film cooling has uneven character with maximums of local efficiency of cooling by dimples at low parameters of blowing. With an increase in the blowing parameter, a decrease in transverse unevenness is observed after a series of triangular dimples. Comparative analysis of triangular dimples of different configurations showed a significant advantage of the average efficiency of film cooling in a triangle with a notch on the front wall compared to a classic triangle and a tangential hole, which is up to 70 %. When the influence of external turbulence (Tu = 1 %, 5 %, 10 %) on the efficiency of film cooling is studied, it is determined that with an increase in the turbulence of the main flow, a decrease in the cooling efficiency of up to 24 % occurs. However, in the area x/d < 20, the influence of external turbulence is practically absent, which is associated with a complex vortex structure, which is suppressed by the external turbulence of the main flow.