Πειραματική μελέτη ψύξης του πλαϊνού τοιχώματος σε πτερυγικό διάκενο πτερύγωσης αξονικού στροβίλου
Όπως προκύπτει από την θερμοδυναμική ανάλυση του κύκλου Brayton, η αύξηση της θερμοκρασίας εισόδου των καυσαερίων στον στρόβιλο είναι ένα από τα πιο ισχυρά μέσα για την επίτευξη υψηλότερης απόδοσης στους αεριοστρόβιλους. Παρόλα αυτά, η αύξηση της θερμοκρασίας εισόδου, μπορεί να αποδειχθεί επιζήμια γ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10125 |
| id |
nemertes-10889-10125 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Μεταφορά θερμότητας Υπέρυθρη θερμογραφία Ψύξη στροβίλου Endwall heat transfer Infrared thermography 621.406 015 367 |
| spellingShingle |
Μεταφορά θερμότητας Υπέρυθρη θερμογραφία Ψύξη στροβίλου Endwall heat transfer Infrared thermography 621.406 015 367 Σπυροπούλου, Ελένη Πειραματική μελέτη ψύξης του πλαϊνού τοιχώματος σε πτερυγικό διάκενο πτερύγωσης αξονικού στροβίλου |
| description |
Όπως προκύπτει από την θερμοδυναμική ανάλυση του κύκλου Brayton, η αύξηση της θερμοκρασίας εισόδου των καυσαερίων στον στρόβιλο είναι ένα από τα πιο ισχυρά μέσα για την επίτευξη υψηλότερης απόδοσης στους αεριοστρόβιλους. Παρόλα αυτά, η αύξηση της θερμοκρασίας εισόδου, μπορεί να αποδειχθεί επιζήμια για την ακεραιότητα των εξαρτημάτων του στροβίλου, και κυρίως των πτερυγίων και του δαπέδου στο οποίο είναι αυτά προσκολλημένα, καθώς σε πολλές περιπτώσεις ξεπερνά το σημείο τήξης των μετάλλων κατασκευής τους. Εξαιτίας αυτού, η έρευνα και ανάπτυξη μεθόδων ψύξης, αποτελεί πολύ σημαντική παράμετρο κατά το στάδιο σχεδιασμού των αεριοστρόβιλων.
Μια περιοχή του στροβίλου που χρήζει ιδιαίτερης προσοχής, είναι αυτή του πτερυγικού διακένου η οποία και υποβάλλεται σε αυξημένους ρυθμούς μετάδοσης θερμότητας. Η περιοχή αυτή κυριαρχείται από την παρουσία ισχυρών τρισδιάστατων δευτερογενών ροών οι οποίες προκαλούν αύξηση των τοπικών ρυθμών μετάδοσης θερμότητας στην περιοχή της τάξης του 350%. Για αυτό τον λόγο, προκειμένου να εξαχθούν συμπεράσματα για την μετάδοση θερμότητας στο διάκενο, είναι αναγκαία η μελέτη του πεδίου ροής στην περιοχή και των φαινομένων που εμφανίζονται αναφορικά με την ανάπτυξη δευτερογενών ροών.
Η βιβλιογραφία που ασχολείται με την μελέτη των χαρακτηριστικών του ροϊκού πεδίου στο πτερυγικό διάκενο στροβίλου, αν και εκτεταμένη, περιορίζεται κυρίως σε διατάξεις καμπύλων πτερυγίων. Σε τέτοιες διατάξεις, τα χαρακτηριστικά του τρισδιάστατου πεδίου ροής στο διάκενο διαμορφώνονται τόσο από την επίδραση της πεταλοειδούς δίνης που αναπτύσσεται στο χείλος προσβολής των πτερυγίων, όσο και από την επίδραση της δίνης διακένου που αναπτύσσεται εξαιτίας της κυρτότητας των πτερυγίων και ως εκ τούτου και του κυρτού διάκενου. Οι διατάξεις καμπύλων πτερυγίων, αν και προσομοιώνουν με μεγαλύτερη ακρίβεια έναν πραγματικό στρόβιλο εμφανίζουν αυξημένη πολυπλοκότητα. Το ευθυτενές σώμα εμπόδιο, και κατ΄επέκταση το ευθυτενές διάκενο, της παρούσας πειραματικής διάταξης το οποίο χρησιμοποιήθηκε για να εξετάσει την ανάπτυξη και την κατάντη του χείλους προσβολής διάδοση της πεταλοειδούς δίνης, απουσία της δίνης διακένου αποτελεί μια αρκετά πιο απλοποιημένη εναλλακτική.
Στόχος της παρούσας εργασίας, είναι η μελέτη της επίδρασης του σώματος εμποδίου στο πεδίο ροής και η αντίστοιχη θερμική φόρτιση στο πτερυγικό διάκενο ευθύγραμμου αγωγού. Για τον σκοπό αυτό, διενεργήθηκαν αεροδυναμικές και θερμικές μετρήσεις στην πειραματική αεροσήραγγα του εργαστηρίου θερμοκινητήρων. |
| author2 |
Γεωργίου, Δημοσθένης |
| author_facet |
Γεωργίου, Δημοσθένης Σπυροπούλου, Ελένη |
| format |
Thesis |
| author |
Σπυροπούλου, Ελένη |
| author_sort |
Σπυροπούλου, Ελένη |
| title |
Πειραματική μελέτη ψύξης του πλαϊνού τοιχώματος σε πτερυγικό διάκενο πτερύγωσης αξονικού στροβίλου |
| title_short |
Πειραματική μελέτη ψύξης του πλαϊνού τοιχώματος σε πτερυγικό διάκενο πτερύγωσης αξονικού στροβίλου |
| title_full |
Πειραματική μελέτη ψύξης του πλαϊνού τοιχώματος σε πτερυγικό διάκενο πτερύγωσης αξονικού στροβίλου |
| title_fullStr |
Πειραματική μελέτη ψύξης του πλαϊνού τοιχώματος σε πτερυγικό διάκενο πτερύγωσης αξονικού στροβίλου |
| title_full_unstemmed |
Πειραματική μελέτη ψύξης του πλαϊνού τοιχώματος σε πτερυγικό διάκενο πτερύγωσης αξονικού στροβίλου |
| title_sort |
πειραματική μελέτη ψύξης του πλαϊνού τοιχώματος σε πτερυγικό διάκενο πτερύγωσης αξονικού στροβίλου |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/10125 |
| work_keys_str_mv |
AT spyropoulouelenē peiramatikēmeletēpsyxēstouplaïnoutoichōmatossepterygikodiakenopterygōsēsaxonikoustrobilou AT spyropoulouelenē experimentalmeasurementsoftheendwallheattransferinsideaturbinecascade |
| _version_ |
1771297165303349248 |
| spelling |
nemertes-10889-101252022-09-05T06:58:31Z Πειραματική μελέτη ψύξης του πλαϊνού τοιχώματος σε πτερυγικό διάκενο πτερύγωσης αξονικού στροβίλου Experimental measurements of the endwall heat transfer inside a turbine cascade Σπυροπούλου, Ελένη Γεωργίου, Δημοσθένης Γεωργίου, Δημοσθένης Σιακαβέλλας, Νικόλαος Κούτμος, Παναγιώτης Spyropoulou, Eleni Μεταφορά θερμότητας Υπέρυθρη θερμογραφία Ψύξη στροβίλου Endwall heat transfer Infrared thermography 621.406 015 367 Όπως προκύπτει από την θερμοδυναμική ανάλυση του κύκλου Brayton, η αύξηση της θερμοκρασίας εισόδου των καυσαερίων στον στρόβιλο είναι ένα από τα πιο ισχυρά μέσα για την επίτευξη υψηλότερης απόδοσης στους αεριοστρόβιλους. Παρόλα αυτά, η αύξηση της θερμοκρασίας εισόδου, μπορεί να αποδειχθεί επιζήμια για την ακεραιότητα των εξαρτημάτων του στροβίλου, και κυρίως των πτερυγίων και του δαπέδου στο οποίο είναι αυτά προσκολλημένα, καθώς σε πολλές περιπτώσεις ξεπερνά το σημείο τήξης των μετάλλων κατασκευής τους. Εξαιτίας αυτού, η έρευνα και ανάπτυξη μεθόδων ψύξης, αποτελεί πολύ σημαντική παράμετρο κατά το στάδιο σχεδιασμού των αεριοστρόβιλων. Μια περιοχή του στροβίλου που χρήζει ιδιαίτερης προσοχής, είναι αυτή του πτερυγικού διακένου η οποία και υποβάλλεται σε αυξημένους ρυθμούς μετάδοσης θερμότητας. Η περιοχή αυτή κυριαρχείται από την παρουσία ισχυρών τρισδιάστατων δευτερογενών ροών οι οποίες προκαλούν αύξηση των τοπικών ρυθμών μετάδοσης θερμότητας στην περιοχή της τάξης του 350%. Για αυτό τον λόγο, προκειμένου να εξαχθούν συμπεράσματα για την μετάδοση θερμότητας στο διάκενο, είναι αναγκαία η μελέτη του πεδίου ροής στην περιοχή και των φαινομένων που εμφανίζονται αναφορικά με την ανάπτυξη δευτερογενών ροών. Η βιβλιογραφία που ασχολείται με την μελέτη των χαρακτηριστικών του ροϊκού πεδίου στο πτερυγικό διάκενο στροβίλου, αν και εκτεταμένη, περιορίζεται κυρίως σε διατάξεις καμπύλων πτερυγίων. Σε τέτοιες διατάξεις, τα χαρακτηριστικά του τρισδιάστατου πεδίου ροής στο διάκενο διαμορφώνονται τόσο από την επίδραση της πεταλοειδούς δίνης που αναπτύσσεται στο χείλος προσβολής των πτερυγίων, όσο και από την επίδραση της δίνης διακένου που αναπτύσσεται εξαιτίας της κυρτότητας των πτερυγίων και ως εκ τούτου και του κυρτού διάκενου. Οι διατάξεις καμπύλων πτερυγίων, αν και προσομοιώνουν με μεγαλύτερη ακρίβεια έναν πραγματικό στρόβιλο εμφανίζουν αυξημένη πολυπλοκότητα. Το ευθυτενές σώμα εμπόδιο, και κατ΄επέκταση το ευθυτενές διάκενο, της παρούσας πειραματικής διάταξης το οποίο χρησιμοποιήθηκε για να εξετάσει την ανάπτυξη και την κατάντη του χείλους προσβολής διάδοση της πεταλοειδούς δίνης, απουσία της δίνης διακένου αποτελεί μια αρκετά πιο απλοποιημένη εναλλακτική. Στόχος της παρούσας εργασίας, είναι η μελέτη της επίδρασης του σώματος εμποδίου στο πεδίο ροής και η αντίστοιχη θερμική φόρτιση στο πτερυγικό διάκενο ευθύγραμμου αγωγού. Για τον σκοπό αυτό, διενεργήθηκαν αεροδυναμικές και θερμικές μετρήσεις στην πειραματική αεροσήραγγα του εργαστηρίου θερμοκινητήρων. As it can be concluded from the thermodynamic analysis of the Brayton cycle, the efficiency of a Gas Turbine can be improved by increasing the Turbine Inlet Temperatures. Despite that, these high gas temperatures jeopardize the integrity of the turbine’s components and more specifically, the turbine blades and the endwall on which the blades are attached. Because of that, the research and development of efficient cooling methods for the components of the turbine, has become an essential and important part of the turbine design process A particular region that is subjected to increased thermal stresses is the turbine passage area. This region is dominated by the presence of strong three dimensional secondary flows which are responsible for the increment of the local heat transfer rates to the order of 350%. For that reason and in order to conduct conclusions about the heat transfer in that area, the study of the flow field and the phenomena that occur regarding the development of secondary flows is necessary. The literature that deals with the study of the characteristics of the flow field in an airfoil passage, though extensive, is limited mainly to curved blades. These curved vanes, although they simulate more accurately an actual turbine, they exhibit increased complexity. The use of a linear blade prototype, can simplify the whole experimental process. The objective of this study is to investigate the effect of the linear blade prototype into the flow field and the corresponding heat transfer at the blade passage. For this purpose, aerodynamic and thermal measurements have been conducted at the experimental wind tunnel of the themal engines laboratory. 2017-02-13T07:57:31Z 2017-02-13T07:57:31Z 2016-10-03 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10125 gr 0 application/pdf |
