터빈 블레이드 냉각에 대한 수치해석적 연구 = A Numerical Study on the Cooling of the Turbine Blade
저자
발행기관
학술지명
생산공학연구소 논문집(Journal of The Research Institute of Production Engineering)
권호사항
발행연도
1994
작성언어
Korean
KDC
500
자료형태
학술저널
수록면
48-66(19쪽)
제공처
소장기관
제트 충돌냉각법은 큰 열전달율을 얻을 수 있으면서 위치조절이나 열전달율의 제어가 용이하기 때문에 국소적으로 집중적인 열부하를 받는 가스터빈 블레이드나 고집적의 전자부품의 냉각, 각종 열처리공정에서의 냉각방법등으로 많은 산업분야에 폭 넓게 응용되고 있다. 본 논문에서는 공기를 사용한 충돌제트의 여러특성들을 파악하기 위해 평면위로 수직 분사되는 축대칭 제트에 관한 수치해석적 연구를 수행하여 유동특성 및 열전달특성을 구하였다. 분사노즐의 중심선을 따라 속도의 감소량과 벽면과 충돌후 반경방향으로 확산될때의 속도분포를 구하여 제트유동의 구조를 알아보았으며 터빈 블레이드 선단의 냉각에 사용되는 제트 충돌냉각법의 특성을 파악하기 위하여 충돌높이와 분사되는 제트의 유량을 변화시키면서 등열유속을 갖는 벽면에서의 Nusselt수를 구하여 분사제트에 의한 열전달을 알아보았다.
A Numerical simulation has been carried out for jet impingement on a flat plate. Because of high heat transfer rate, impinging jet had various engineering applications such as cooling of turbine blade, cooling of steel plate and electric component. The purpose of this study is to obtain a better understanding of the behavior of the air impingement jet. The standard k-ε turbulent model and low Reynolds number model (Launder-Sharmar model) were adapted and their performance on the prediction of velocity and heat transfer were compared with each other. The accuracy of the numerical calculations were compared with various experimental data reported in the literature. The computation was made for jet Reynolds number based on the nozzle diameter(D) changed from 5,000 to 80,400 for various nozzle to plate distance.(H/D) The numerical calculation result in good predictions of center line velocity decay, radial velocity distribution. The low Reynolds number model(LS) showed better agreement with experimental data[2] than standard k-ε model in the prediction of the center line velocity. However radial direction diffusion was overpredicted for large H/D case. Heat transfer rate was calculated for the surface with constant heat flux. The result showed that maximum local Nusselt number at stagnation point occurred at H/B=6 where the center line turbulent intensity had maximum value.
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