Riassunto analitico
Questa tesi si colloca all’interno del progetto di dottorato intitolato ’Studio sperimentale di soluzioni di raffreddamento per concetti PGC’, in supporto alla simulazione CFD. Il processo di combustione che si verifica nel PGC dei combustori CVC e RDC induce carichi termici che sono critici per la stabilità strutturale delle pareti del combustore. Ciò determina la necessità di un raffreddamento attivo. Il film cooling è normalmente creato dall’iniezione di aria fredda per creare uno strato (film) di fluido freddo lungo la superficie del combustore per proteggerla dal gas caldo. In questa tesi, è stato analizzato il comportamento del film cooling con diversi valori di Blowing Ratio sia in flussi subsonici (Mach=0.3) che in flussi supersonici (Mach=1.4), utilizzando diverse geometrie del foro: fan-shaped hole e cylindrical hole. È stato inoltre con- dotta un’analisi numerica del test sperimentale che studia l’efficacia del film cooling in un flusso supersonico (Mach=1.4). L’obiettivo è fornire dati essenziali per la taratura degli apparecchi di acquisizione Schliren. Fino ad oggi, l’applicazione del film cooling in flussi supersonici è stata principalmente analizzata numericamente in letteratura, mediante l’utilizzo di modelli RANS e LES. Questo ha sollevato la questione della carenza di letteratura disponibile sull’argomento. Nella presente tesi, sono stati impiegati modelli RANS a due equazioni per investigare il feno- meno del film cooling in flussi supersonici, utilizzando il software di simulazione CFD Siemens Star CCM+.
|
Abstract
This thesis is part of the doctoral project 'Experimental Study of Cooling Solutions for PGC Concepts,' in support of CFD simulation. The combustion process occurring in the PGC of CVC and RDC combustors induces critical thermal loads for the structural stability of combustor walls. Film cooling is typically created by injecting cold air to form a layer of cold fluid along the combustor surface to protect it from hot gas. In this thesis, the behavior of film cooling was analyzed at various Blowing Ratio values in both subsonic flows (Mach=0.3) and supersonic flows (Mach=1.4), using different hole geometries: fan-shaped hole and cylindrical hole. Furthermore, a numerical analysis of the experimental test studying the effectiveness of film cooling in supersonic flow (Mach=1.4) was conducted. The objective is to provide essential data for the calibration of Schlieren acquisition devices. To date, the application of film cooling in supersonic flows has primarily been numerically analyzed in the literature, using RANS and LES models. This has raised the issue of a lack of available literature on the subject. In this thesis, two-equation RANS models were employed to investigate the phenomenon of film cooling in supersonic flows, using the Siemens Star CCM+ CFD simulation software.
|