پیش بینی محدوده عدد پرانتل آشفتگی در جریان خنک کاری لایه ای

امروزه یکی از راه های بالا بردن راندمان توربین های گاز، افزایش دما در محفظه احتراق و به تبع آن بالا بردن دمای ورودی توربین می باشد. دما در این حالت تا 2400 درجه کلوین بالا می رود در حالی که محفظه احتراق و پره های توربین توانایی تحمل چنین تنش های حرارتی را ندارند. در این راستا برای بدست آوردن عمر و کارکرد قابل قبول پره توربین تحت بارهای حرارتی، علاوه بر بهبود ظرفیت حرارتی مواد و استفاده از پوشش های حرارتی، تکنیک های موثر خنک کاری نیز می بایست مورد استفاده قرار گیرد. خنک کاری لایه ای یکی از روش های موثر و متداول خنک کاری پره توربین می باشد که بهبود شبیه سازی عددی این روش، کمک شایانی به بالا بردن راندمان خنک کاری می کند. در این زمینه معمولا از مدل های بر مبنای معادلات متوسط گیری شده ناویر-استوکس در جریان و مدل پخش گردابه ای ساده (با فرض عدد پرانتل آشفتگی ثابت) ترم شار حرارت آشفته معادله بقای انرژی مدل سازی می شود. این در حالی است که تحقیقات تجربی و عددی نشان می دهد فرض عدد پرانتل آشفتگی ثابت کاملا دور از واقعیت می باشد. در تحقیق حاضر با استفاده از مدل مرتبه دوم تنش های رینولدز با ترم تصحیح دیواره و مدل پخش گردابه ای ساده و مدل های مرتبه دوم جبری صریح به مدل سازی جریان و انتقال حرارت آشفته پرداخته و پارامترهای خنک کاری لایه ای در هندسه پره متقارن بررسی گردیده است. سپس با انتخاب بهترین مدل شار حرارتی آشفته به بررسی تغییرات بردارهای شار حرارتی آشفته، عدد پرانتل آشفتگی و دیگر پارامترهای تاثیر گذار، در نسبت دمش های مختلف پرداخته شده و محدوده عدد پرانتل آشفتگی در خنک کاری لایه ای در این هندسه بین 0.5 تا 1 مشخص گردیده است.