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Enregistrement W4232165150 · doi:10.32920/ryerson.14647836

Numerical Investigation on the Effect of Hole Imperfection on Film Cooling Performance

2021· preprint· en· W4232165150 sur OpenAlexaff
Taha Rezzag

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueHeat Transfer Mechanisms
Établissements canadiensToronto Metropolitan University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMaterials scienceEnhanced Data Rates for GSM EvolutionLaserTurbulenceJet (fluid)ThermalDrillingMechanicsTurbine bladeOpticsMechanical engineeringTurbinePhysicsThermodynamicsEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Film cooling holes in turbine blades are manufactured using different techniques, such as electro discharge, electro chemical and laser percussion drilling. The laser percussion drilling is the fastest one, making it a very attractive technique to use. However, some of the metal that has been melted by the laser solidifies inside the hole creating clumps that can reach up to 25% of the hole diameter. In order to comprehend the technique’s influence on film cooling effectiveness, the hole imperfections produced by laser drilling has been modeled as a discrete inner half-torus located at a specific location inside the hole. Film cooling thermal and hydrodynamic fields were predicted using various turbulence models combined with wall functions and the enhanced wall treatment. The k-omega SST model (for blowing ratios of 0.45 and 0.90) and realizable k-epsilon model combined with the enhanced wall treatment (for blowing ratio of 1.25) were chosen as results were in good agreement with the available experimental data from literature. The effect of imperfection position is studied at 4 different locations (1D, 2D, 3D and 4D) inside the hole measured from the hole leading edge, for three blowing ratios (0.45, 0.90 and 1.25) and a density ratio of 1. Effectiveness results for a blowing ratio of 0.45 reveal that the centerline effectiveness is improved as the imperfection is located farther from the hole exit. Compared to the perfect hole, the locations of 1D and 2D show a deterioration in the centerline effectiveness while the locations of 3D and 4D show an improvement from x/D=0 to 10. Similar trends for the 1D and 2D locations can be seen for a blowing ratio of 0.90 where the centerline effectiveness is deteriorated. Furthermore, for a blowing ratio of 1.25, all imperfection locations show that a better film cooling performance is obtained for x/D=0 to 4 compared to the perfect hole but then deteriorates slightly onwards. The present investigation also evaluates the influence of hole inclination angle with a hole imperfection on film cooling performance. Three hole inclination angles were investigated: 35°, 45° and 55°. Centerline effectiveness plots reveal a maximum effectiveness deterioration of 89% for a blowing ratio of 0.90 in the vicinity of the hole exit. Dimensionless temperature contours show that the jet produced in the presence of an imperfection is much more compact causing the counter rotating vortex pair to be closer to each other. The final investigation of the present work evaluates the influence of imperfection shape and size on film cooling performance. A circular and rectangular profile imperfections were investigated at obstruction sizes of 26.3%, 35% and 40%. Centerline effectiveness plots reveal a deterioration of 262.5%, 533.2% and 735.7% in effectiveness compared the perfect case at 26.3%, 35% and 40% obstructions respectively for a blowing ratio of 0.9 at a dimensionless distance of 10 downstream of the hole exit. Dimensionless temperature contour reveal that the lateral spreading of the coolant is more affected by imperfection shape at the location of x/D=2 where the circular shaped imperfection provides better laterally averaged effectiveness than the rectangular shaped imperfection especially of the 35% obstruction size.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,594
Score d'incertitude au seuil0,720

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,209
Écart entre enseignants0,194 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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