تحلیل خنک کاری لایه ای لبه جلویی پره توربین مدل توسط دو رهیافت DES و LES

در مقاله ی حاضر جریان آشفته خنک کاری لایه ای بر روی لبه جلویی پره توربین مدل توسط دو نگرش طول مقیاس حل شونده در مدل سازی جریان آشفته مورد مطالعه و تحلیل قرار می گیرد. در نگرش اول از رهیافت شبیه سازی گردابه های جدا شده (DES) بر پایه ی مدل اسپالارت-آلماراز و در نگرش دوم از رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ (LES) استفاده می گردد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که رهیافت DES به دلیل ذات ترکیبی آن و استفاده از مدل RANS در نزدیک دیواره، نوسانات در راستای عرضی جریان در داخل لوله خنک کننده را کمتر پیش بینی می کند. در نتیجه، جریان خنک کننده با آشفتگی کمتری وارد جریان اصلی می گردد. همچنین در نزدیک دیواره رهیافت DES توزیع عرضی انرژی جنبشی آشفته را کمتر و مقدار شار حرارتی آشفته را بیشتر پیش بینی می نماید. بنابراین، اثر بخشی آدیاباتیک بر روی لبه جلویی پره توربین در رهیافت DES نسبت به رهیافت LES و نتایج تجربی کمتر پیش بینی می شود. علاوه بر این، نتایج حاکی از آن است که اختلاط بین جت خنک کننده و سیال داغ جریان اصلی در رهیافت DES در مقایسه با رهیافت LES کمتر تخمین زده می شود. در مجموع می توان این گونه استنباط کرد که اگر چه رهیافت DES در ناحیه دور از دیواره نتایج قابل قبولی را ارائه می نماید، اما در نزدیک دیواره در پیش بینی صحیح مشخصات توربولانسی جریان با مشکل مواجه است. علاوه بر این مزیت اصلی رهیافت DES در مقایسه با رهیافت LES کاهش 40 درصدی هزینه ی محاسباتی آن در این کاربرد می باشد که می تواند استفاده از این روش را توجیه نماید.