Abstract
This paper deals with the numerical simulation of fluid flow and heat transfer coefficient on a gas turbine blade. The mathematical model of flow is based on the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations completed with the formulation of transition model by using an intermittency transport equation. An intermittency based transition model, which is critical for invoking transition onset according to Abu-Ghannam and Shaw correlation, is implemented into the proven Reynolds-Averaged N-S (RANS) solver. The intermittent behavior of the transitional flow is incorporated into the computation by modifying the eddy viscosity μt, obtained from a turbulence model. Wilcox [4] low Reynolds k − ω turbulence model is employed to calculate the eddy viscosity and others turbulent quantities. This model is designated for the prediction of flow transition under the influence of freestream turbulence (FST). The current model is applied to prediction of a modern high pressure turbine experiment, and detail comparisons of the computational results with the experimental data are presented. The model has been shown to be capable of predicting the high pressure turbine flow transition under a variety of Reynolds number and free stream turbulence conditions
چکیده
این مقاله با شبیه سازی عددی جریان سیال و ضریب انتقال حرارت بر روی تیغه ی یک توربین گاز سر و کار دارد. مدل ریاضی جریان بر اساس معادلات ناویر- استوکس رینولدز متوسط (RANS) با فرمولبندی مدل انتقال متناوب کامل میشود. مدل انتقال بر اساس تناوب، که برای فرآیند انتقال بر طبق روابط Shaw و Abu-Ghannam بحرانی است، بر روی حل N-S متوسط رینولدز (RANS) اجرا شده است. رفتار متناوب جریان انتقالی بوسیله ی اصلاح ویسکوزیته گرداب μt, بررسی شده است، که از مدل آشفته به دست آمده است. Wilcox [4] مدل آشفته k − ω با رینولدز کم برای محاسبه ی ویسکوزیته گرداب و دیگر مقادیر آشفتگی به کار گرفت. این مدل برای پشبینی انتقال جریان تحت تأثیر جریان آشفته ی آزاد (FST) طراحی شده است. این مدل برای پیشبینی فشار جریان توربین مورد آزمایش، و جزئیات مقایسه نتایج محاسباتی با داده های تجربی ارائه شده است. این مدل برای قابلیت پیشبینی انتقال جریان توربین فشار بالا برای اعداد رینولدز مختلف و شرایط جریان آشفته ی آزاد نشان داده است.
1-مقدمه
پیشبینی دقیق انتقال و توزیع انتقال حرارت که به طور شدید متأثر از نقطه ی انتقال بر روی شرایط مرزی میباشد، برای طراحی متغیرهای مختلف توربوماشین حیاتی میباشد. از این رو انتقال حرارت و اصطکاک سیال با سطح به طور چشمگیری در مناطق انتقالی شروع به افزایش میکند، پیشبینی دقیق این فرآیند یک اهمیت کاربردی در صنایع توربن گاز میباشد. در این قسمت، متأسفانه شرایط مرزی انتقال هنوز یک پدیده ی مشکل برای درک کامل و به صورت یک مسأله چالش برانگیز طولانی باقی میماند...