การศึกษาเชิงตัวเลขของการไหลแบบปั่นป่วนและการถ่ายเทความร้อน ในใบพัดกังหันก๊าซที่มีเทอร์บิวเลเตอร์

Abstract

ศึกษาการไหลและการถ่ายเทความร้อนแบบปั่นป่วน ในใบพัดกังหันก๊าซที่มีเทอร์บิวเลเตอร์ โดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุมร่วมกับแบบจำลองความปั่นป่วน Standard k-Dissipation rate และ and k-Specific dissipation rate ในที่นี้สมมติให้การไหลเป็นแบบอัดตัวไม่ได้ใน 2 มิติที่สภาวะคงตัวและการถ่ายเทความร้อน จะพิจารณาเพียงการพาความร้อนแบบบังคับเท่านั้น การตรวจสอบความถูกต้องของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ซึ่งได้จากระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุมทำได้โดยการนำผลลัพธ์ ที่ได้จากการคำนวณไปเปรียบเทียบกับปัญหาที่มีผลการทดลอง หรือผลการคำนวณด้วยระเบียบวิธีเชิงตัวเลขอื่นๆ พบว่า แบบจำลองความปั่นป่วน k-Specific dissipation rate ให้ผลการทำนายที่ดีกว่าแบบจำลอง Standard k-Dissipation rate โดยเฉพาะสำหรับปัญหาการไหลที่มีการถ่ายเทความร้อน จากนั้นจึงนำโปรแกรมไปประยุกต์ใช้กับปัญหาการไหล และการถ่ายเทความร้อนผ่านเทอร์บิวเลเตอร์ต่อไป สำหรับปัญหานี้สามารถแบ่งการจัดวางเทอร์บิวเลเตอร์ที่แตกต่างกันออกเป็น 3 รูปแบบคือ การจัดวางบนผนังด้านล่างเพียงด้านเดียว การจัดวางบนผนังด้านบนและล่างแบบ In-lined และการจัดวางบนผนังด้านบนและล่างแบบ Staggered ของช่องทางไหล โดยจะศึกษาถึงผลกระทบที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงค่าพารามิเตอร์หลัก เช่น Re, h/w และ Pi/h ด้วย จากผลการศึกษาพบว่า ช่องทางไหลซึ่งติดตั้งเทอร์บิวเลเตอร์ มีประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูงกว่าช่องทางไหลผนังเรียบ และจากการเปรียบเทียบรูปแบบการจัดวางทั้ง 3 แบบพร้อมด้วยการแปรผันพารามิเตอร์ สามารถสรุปได้ว่าการจัดวางเทอร์บิวเลเตอร์แบบ Staggered มีความเหมาะสมสำหรับใช้เป็นเส้นทางการไหลและการถ่ายเทความร้อน ในใบพัดกังหันก๊าซมากกว่าอีกสองแบบที่เหลือ