SavedAdd your journal

Journals / Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi / 2022 / Cilt: 37 - Sayı: 3

Numerical optimization of triangular concave edge shaped ramp in film cooling

Film soğutmada üçgen iç-bükey kenar şekilli rampanın sayısal optimizasyonu

Ahmet TEPE
Pages
1263–1276
Publication Date
2022-02-28
DOI
—
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

Alan-ortalamalı FSE’nde geleneksel film soğutmaya göre en yüksek artış h/d=0,50 ve αr=10˚ olan rampa tasarımında %305,44 olarak elde edilmiştir.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:Bu çalışmada, film soğutmada aralıklı ve üçgen iç-bükey (AÜİB) rampanın film soğutma etkinliğine ve akış karakteristiklerine etkisi sayısal olarak incelenmiştir.
📊
Key Findings & Data:AÜİB rampa, jet akışı ana akışın etkisinden korumak için yüzey üzerinde film soğutma deliğinin yüzey ile birleştiği ve ana akışın geldiği baş tarafa yerleştirilmiştir.
💡
Conclusion & Impact:Alan-ortalamalı FSE’nde geleneksel film soğutmaya göre en yüksek artış h/d=0,50 ve αr=10˚ olan rampa tasarımında %305,44 olarak elde edilmiştir.
🔬Design:Modeling & Simulation
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:ısı transferi · gaz türbin kanadı · hesaplamalı akışkanlar dianmiği

Özet

Bu çalışmada, film soğutmada aralıklı ve üçgen iç-bükey (AÜİB) rampanın film soğutma etkinliğine ve akış karakteristiklerine etkisi sayısal olarak incelenmiştir. AÜİB rampa, jet akışı ana akışın etkisinden korumak için yüzey üzerinde film soğutma deliğinin yüzey ile birleştiği ve ana akışın geldiği baş tarafa yerleştirilmiştir. AÜİB rampanın en uygun tasarım parametrelerini belirlemek için 10˚, 25˚ ve 45˚ olmaz üzere üç farklı eğim açısı (αr), 0,15, 0,30 ve 0,50 olmak üzere üç farklı boyutsuz rampa yüksekliği (h/d) incelenmiştir. Bununla birlikte hesaplamalar 0,30, 0,60, 0,85 ve 1,25 üfleme oranında (M) gerçekleştirilmiştir. Gerçek çalışma şartlarına uygun olarak film soğutmanın fiziksel özelliklerini doğru tespit edebilmek için, hesaplamalarda ana akım için hava, yüzeye enjekte edilen akışkan için ise CO2 kullanılmıştır. Buna bağlı olarak jet akışı ile ana akış yoğunluk oranı (YO) 1,50’dir. CO2 yüzeye yüzeyle açısı αj=35˚ olan ve 4 mm çaplı dairesel kesitli jet deliğinden enjekte edilmiştir. Sayısal çalışmalar Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği’nde (HAD) kullanılan Ansys FLUENT 19.2 ile Transition k-kl-ω türbülans modeli kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar rampanın olmadığı geleneksel düz yüzeyle karşılaştırılmıştır. Sayısal sonuçlara göre rampa yüksekliğinin artması ve rampa açısının azalması FSE’ni arttırmıştır. Alan-ortalamalı FSE’nde geleneksel film soğutmaya göre en yüksek artış h/d=0,50 ve αr=10˚ olan rampa tasarımında %305,44 olarak elde edilmiştir.

🔖

Cite This Article

TEPE, A. (2022). Numerical optimization of triangular concave edge shaped ramp in film cooling. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt: 37 - Sayı: 3, 1263–1276. https://ajindex.com/articles/397951

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (14)

  1. Bogard, D. G., and Thole, K. A., 2006, “Gas Turbine Film Cooling,” J. Propuls. Power
  2. Bogard, D. G., 2006, “Airfoil Film Cooling,” Gas Turbine Handb., pp. 309–321
  3. McGovern, K. T., and Leylek, J. H., 2000, “A Detailed Analysis of Film Cooling Physics: Part II- Compound-Angle Injection with Cylindrical Holes,” J. Turbomach
  4. Brittingham, R. A., and Leylek, J. H., 2000, “A Detailed Analysis of Film Cooling Physics: Part IV- Compound-Angle Injection with Shaped Holes,” J. Turbomach
  5. Li, H. wang, Han, F., Zhou, Z. yu, Ma, Y. wen, and Tao, Z., 2018, “Experimental Investigations of the Effects of the Injection Angle and Blowing Ratio on the Leading-Edge Film Cooling of a Rotating Twisted Turbine Blade,” Int. J. Heat Mass Transf., 127, pp. 856–869
  6. Andreini, A., Becchi, R., Facchini, B., Picchi, A., and Peschiulli, A., 2017, “The Effect of Effusion Holes Inclination Angle on the Adiabatic Film Cooling Effectiveness in a Three-Sector Gas Turbine Combustor Rig with a Realistic Swirling Flow,” Int. J. Therm. Sci., 121(x), pp. 75–88
  7. Song, L., Zhang, C., Song, Y., Li, J., and Feng, Z., 2017, “Experimental Investigations on the Effects of Inclination Angle and Blowing Ratio on the Flat-Plate Film Cooling Enhancement Using the Vortex Generator Downstream,” Appl. Therm. Eng., 119, pp. 573–584
  8. Na, S., and Shih, T. I. P., 2007, “Increasing Adiabatic Film-Cooling Effectiveness by Using an Upstream Ramp,” J. Heat Transfer
  9. Zheng, D., Wang, X., Zhang, F., and Yuan, Q., 2017, “Numerical Investigation on the Effects of the Divided Steps on Film Cooling Performance,” Appl. Therm. Eng., 124, pp. 652–662
  10. Zhang, F., Wang, X., and Li, J., 2016, “The Effects of Upstream Steps with Unevenly Spanwise Distributed Height on Rectangular Hole Film Cooling Performance,” Int. J. Heat Mass Transf., 102, pp. 1209–1221
  11. Chen, S. P., Chyu, M. K., and Shih, T. I. P., 2011, “Effects of Upstream Ramp on the Performance of Film Cooling,” Int. J. Therm. Sci., 50(6), pp. 1085–1094
  12. Rallabandi, A. P., Grizzle, J., and Han, J. C., 2011, “Effect of Upstream Step on Flat Plate Film-Cooling Effectiveness Using PSP,” J. Turbomach
  13. Abdala, A. M. M., and Elwekeel, F. N. M., 2016, “An Influence of Novel Upstream Steps on Film Cooling Performance,” Int. J. Heat Mass Transf., 93, pp. 86–96
  14. Hammami, Z., Dellil, Z. A., Nemdili, F., and Azzi, A., 2016, “IMPROVING ADIABATIC FILM-COOLING EFFECTIVENESS BY USING AN UPSTREAM PYRAMID,” Comput. Therm. Sci. An