Protection thermique d’une aube de turbine à gaz avec la méthode de film cooling CDS Oran.

Abstract

La technologie des turbines à gaz connaît une croissance importante. Cependant, cette progression s'accompagne de températures très élevées, ce qui rend nécessaire le développement de méthodes de refroidissement efficaces pour maintenir les températures des aubes de turbine à un niveau optimal. De ce fait, le refroidissement par film devient l'un des sujets les plus passionnants pour les chercheurs, en mettant l'accent notamment sur la géométrie des trous d'injection qui constitue l'aspect principal influençant la performance de refroidissement. Dans cette étude, en plus de présenter la technique de refroidissement et d'explorer divers paramètres qui influent sur son efficacité, nous procéderons à une simulation numérique et à une comparaison des performances de deux géométries différentes : la géométrie cylindrique et la double expansion, pour différents taux d'injection (M = 0.5, 0.75, 1.0). Cette analyse sera réalisée en utilisant le logiciel de simulation CFX ANSYS et le modèle de turbulence hybride SST k-?. Les résultats de cette étude ont mis en évidence des différences de performances entre les deux configurations en fonction du taux d'injection. En effet, la géométrie cylindrique a démontré des valeurs d'efficacité élevées pour un taux d'injection faible (M = 0.5), tandis que la géométrie à double expansion a révélé des valeurs d'efficacité élevées pour un taux d'injection élevé (M = 1.0). The gas turbine technology is undergoing significant advancements. However, this progress brings about elevated temperatures, necessitating the development of effective cooling methods to maintain optimal temperatures for turbine blades. As a result, film cooling has emerged as a fascinating subject for researchers, particularly focusing on the geometric design of injection holes, which plays a crucial role in cooling performance. In this study, besides introducing the cooling technique and investigating various parameters that impact its efficiency, we will conduct numerical simulations and compare the performance of two distinct geometries: cylindrical and double expansion. We will examine different blowing ratios (M = 0.5, 0.75, 1.0) using the CFX ANSYS simulation software and the hybrid SST k-? turbulence model. The findings of this study reveal performance disparities between the two configurations depending on the blowing ration. Specifically, the cylindrical geometry showed high efficiency values for lower blowing ratio (M = 0.5), whereas the double expansion geometry exhibited superior efficiency values for higher blowing ratio (M = 1.0).