شبیه سازی عددی خنک کاری لایه ای سه بعدی آشفته غیر قابل تراکم با استفاده از رهیافت های RANS و LES

خنک کاری لایه ای در موارد متعددی کاربرد دارد که از جمله آنها می توان خنک کاری پره های توربین های گاز را نام برد. به همین منظور، بر روی پره ها سوراخ هایی ایجاد می شود که از داخل آنها سیال خنک وارد جریان اصلی شده و بر روی سطح پره قرار می گیرد. در این تحقیق، خنک کاری لایه ای سه بعدی آشفته غیر قابل تراکم روی یک سطح صاف به روش عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در رهیافت میانگین گیری رینولدز معادلات ناویر- استوکز، برای مدل سازی آشفتگی از مدل k-? استاندارد و مدل انتقال تنش برشی استفاده شده است. علاوه بر این، تحقیق روی این موضوع با رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ با استفاده از مدل زیر شبکه ای اسماگورینسکی نیز انجام شده است. در هر دو شبیه سازی از روش حجم محدود و الگوریتم سیمپل استفاده شده و برای گسسته سازی ترم های مکانی و زمانی به ترتیب از روش های توانی و کرانک- نیکلسون استفاده شده است. نتایج به دست آمده در زاویه تزریق 90 درجه با نتایج تجربی و عددی دیگران مقایسه شده که همخوانی بسیار خوبی را نشان می دهد. ضمنا، با مقایسه پارامتر اثربخشی خنک کاری لایه ای برای نسبت های سرعت و زوایای تزریق مختلف، مقدار بهینه این پارامترها به دست آمده است.