Интенсификация теплообмена за счет оптимизации геометрических параметров ребер в каналах охлаждения лопаток турбин

Использование рёбер‑турбулизаторов во внутреннем охлаждающем пространстве лопатки турбины позволяет существенно интенсифицировать характеристики теплоотдачи в канале. V‑образные рёбра обладают высокой степенью интенсификации теплообмена, а также обеспечивают минимально возможные потери давления воздушного потока в канале выходной кромки охлаждаемой лопатки турбины с выдувом в заднюю кромку и нижнюю часть. В данной статье с помощью численного моделирования созданы различные расчетные модели, одна из которых включает V‑образные ребра с различной высотой и расстоянием между ними (шагом). Оценено влияние геометрических параметров V‑образных ребер на процесс теплообмена в каналах лопатки турбины, а также с помощью численного моделирования получено наилучшее сочетание геометрических характеристик ребер. Результаты исследования показывают, что увеличение высоты ребер и уменьшение расстояния между ними интенсифицирует процесс теплообмена, но в то же время это приводит к увеличению гидравлического сопротивления. Использование числа Нуссельта в качестве параметра оптимизации при различных геометрических параметрах V‑образного ребра позволяет определить, что коэффициенты теплоотдачи оптимизированной модели значительно повысились, а среднее число Нуссельта в канале увеличилось на 29,54 % по сравнению с исходной моделью.