Gaz Türbin Kanadı Üzerinde Film Soğutmanın Sayısal Ve Deneysel İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, gaz türbin kanadı üzerinde film soğutmanın sayısal ve deneysel incelenmesi yapılmıştır. Bu kapsamda deneysel olarak, düz bir levha üzerine akış yönü ile 30 o açı yapacak şekilde tek sıralı silindirik, tek ve iki sıralı dikdörtgen delikler ele alınmıştır. Deliklerden farklı hız ve sıcaklıklarda hava enjeksiyonu ile levha üzerinde oluşan sıcaklıklar ölçülmüş ve film soğutma etkenlikleri hesaplanmıştır. Film soğutma etkenlikleri her delik geometrisi ve sıra için ayrı ayrı çıkartılmıştır. Etkenlik karşılaştırmaları farklı üfleme ve momentum akı oranları ve farklı üfleme sıcaklıkları için yapılmıştır. Ayrıca tek sıralı silindirik ve iki sıralı dikdörtgen delik geometrileri film soğutma etkenlik alanları sıvı kristal kullanılarak bulunmuştur. Deneysel olarak yapılan diğer bir çalışma ise herbir delik geometrisi ve 1.75 üfleme oranı için iki boyutlu hız ve türbülans şiddetleri ölçümüdür. Hız ve türbülans ölçümleri için jet ve ana akışın karışım bölgesinde sıcak tel(hot-wire) anemometresi kullanılarak yapılmıştır. Deneysel çalışmalar sayısal olarak modellenmiş, üfleme oranları dikkate alınarak film soğutma etkenlikleri levha yüzeyinde iki boyutlu olarak karşılaştırılmıştır. Ayrıca farklı enjeksiyon delik geometrilerinin ve yüzey eğriliğinin film soğutmasına etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal ve deneysel çalışmaların sonucunda delik geometrisi, üfleme oranı, yüzey eğriliği, momentum akı oranı film soğutma etkenliği üzerindeki etkiler elde edilmiştir.

In this study, experimental and computational investigation of film cooling on the gas turbine blade have been done. Cylindrical and rectangular holes with a single row and rectangular holes with two rows have been examined on a flate plate. The holes slope are 30o by flow direction on the flate plate. The air with different velocities and temperatures has been enjected from the holes and the temperatures on the plate have been measured and the film cooling effectiveness have been calculated. Film cooling effectiveness for every hole geometry and row has been evaluated. Comparings of effectiveness for different blowing and momentum flux ratios and blowing temperatures have been done. In addition, the region of film cooling effectiveness for cylindrical hole with a single row and rectangular hole with two rows have been measured by using liquid cyristal. The other experimental study is two dimensional velocity and turbulence intensity measurements for every hole geometry and 1.75 blowing ratio. The measurements of velocity and turbulence intensity have been done by using hot wire anemometer at the mixture region of jet and main flow. The experimental studies have been modeled as computational and two dimensional film cooling effectiveness on the flate plate have been investigated for blowing ratios. Moreover, the effects of the different jet hole geometries and the surface curvature have been investigation as computational. As a results of experimental and computational studies, hole geometry, surface curvature, blowing and momentum flux ratio effects on the film cooling effectiveness have been found.