بررسی امکان خنک کاری محفظه احتراق موتور توربین گاز دریایی به کمک محیط متخلخل

فناوری موتورهای توربین گاز دریایی با شتاب روز افزون به سمت افزایش عملکرد و کاهش هزینه ها در حال حرکت است. بزرگ ترین مانع در جهت پیشرفت این حوزه، مسایل مربوط به خنک کاری محفظه احتراق است به نحوی که با بالا رفتن دما، مواد به کار رفته در دیواره ذوب شده یا استحکام خود را از دست می دهند و عملا امکان افزایش توان موتور یا زمان کارکرد آن وجود ندارد. یکی از ایده های بسیار سودمند برای حل این مشکل، استفاده از محیط متخلخل در مسیر سیال خنک کن محفظه احتراق است. مهم ترین مزیت تحقیق حاضر، عدم استفاده از فرض های ساده کننده و نزدیکی بسیار زیاد آن به شرایط عملی از جمله انتخاب هندسه و شرایط مرزی واقعی، استفاده از مدل عدم تعادل گرمایی محلی برای شبیه سازی محیط متخلخل و در نظر گرفتن خواص فیزیکی متغیر با دما برای سیال اشاره کرد. تاثیر عوامل مختلف از قبیل جنس سیال، جنس محیط متخلخل و اندازه حفره ها بر انتقال حرارت و افت فشار جریان در محدوده وسیعی از عدد رینولدز و شار گرما به طور جامع بررسی گردید. در نهایت مشخص شد استفاده از سیال هیدروژن به عنوان سیال خنک کن با محیط متخلخلی از جنس نیکل با اندازه حفره PPI 20 مناسب ترین حالت برای خنک کاری محفظه احتراق است که در مقایسه با کانال ساده، بیشینه دمای دیواره را در اعداد رینولدز مختلف به طور متوسط در حدود 60 % کاهش می دهد. این حالت همراه با افت فشاری در حدود حداکثر kPa 5 می باشد.