مطالعه عددی جریان سیال و انتقال حرارت در یک محفظه پیش-چرخش

پیش چرخش اغلب در سیستم های خنک کاری داخلی توربین های گازی برای کاهش دمای نسبی هوای خنک کننده نسبت به پره های چرخنده توربین استفاده می شود. در سیستم "انتقال مستقیم" هوا فاصله محوری بین نازل های پیش– چرخش روی دیسک ثابت و حفره های هوای خنک کن پره ها قرار گرفته روی دیسک چرخان را به طور مستقیم طی می کند. در این مقاله، اثر شرایط جریان ورودی و سرعت دورانی روی جریان سیال و انتقال حرارت درون چنین محفظه ای بررسی شده است. در این بررسی، از یک مدل ساده شده عددی برای جریان تراکم ناپذیر و پایدار آشفته استفاده شده است. مدل ذکر شده بر پایه یک برنامه رایانه ای توسعه داده شده توسط نویسنده است. نتایج عددی حاصل برای سرعت مماسی و عدد ناسلت با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند. نتایج عددی نشان دهنده اتلافی چشم گیر در اثر اختلاط در ورودی است. این اتلاف باعث کاهش ضریب پیش-چرخش موثر در ورودی می شود. تغییرات مقادیر عددی سرعت مماسی بین شعاع ورودی وخروجی نشان رفتار جریان ورتکس آزاد است. معمولا مقادیر تجربی و عددی مولفه های سرعت هم خوانی خوبی را نشان می دهند. در ضمن، مقادیر تجربی رفتار جریان ورتکس آزاد را با شدت کمتری نشان می دهند. همچنین، مقادیر تجربی و عددی برای عدد ناسلت هم خوانی کمتری را نشان می دهند، هر چند نتایج عددی و تجربی رفتار یکسانی را در اثر تغییرات ضرایب موثر جریان نشان می دهند.