Effects of hole geometry and density on three-dimensional film coolingEffets de la geometrie d'orifice et de la densite sur le refroidissement par film tridimensionnelEffekte der lochgeometrie und der dichte bei dreidimensionaler filmkühlungBлияниe гeoмeтpии oтвepcтия и плoтнocти жидкocти нa тpioчмepнoe плioнoчнoe oчлaждeниe

https://doi.org/10.1016/0017-9310(74)90007-6Get rights and content

Abstract

Film cooling downstream of secondary gas injection through discrete holes has been studied experimentally. The influences of hole geometry, secondary fluid density, and mainstream boundary layer thickness are described. Significant improvements in the film cooling effectiveness are observed by having the coolant passages widened before the exit of the secondary fluid. The use of a relatively dense secondary fluid, as might be encountered in many applications, requires a significantly higher blowing rate to cause jet separation from the surface than when the densities of the freestream and secondary stream are the same. This results in considerably better film cooling over an important range of density ratios.

Résumé

On a étudié expérimentalement le refroidissement par injection d'un film de gaz secondaire a travers des orifices discrets. On décrit les influences de la géométrie du trou, de la densité du fluide secondaire et de l'épaisseur de la couche limite de l'écoulement principal. On a observé des accroissements significatifs de l'efficacité du refroidissement du film avec des canaux élargis avant la sortie du film secondaire. L'utilisation d'un fluide secondaire relativement dense, comme on pourrait le rencontrer dans de nombreuses applications, demande pour provoquer la séparation du jet de la surface un débit de soufflage nettement plus grand que lorsque les densités du courant libre et du courant secondaire sont égales. Il résulte de cette étude un refroidissement par film considérablement amélioré pour un domaine important de rapports de densité.

Zusammenfassung

Filmkühlung nach Sekundärgasinjektion durch Einzelbohrungen wurde experimentell untersucht.

Die Einflüsse der Lochgeometric, der Sekundärfluiddichte und der Grenzschichtdicke des Hauptstrahles werden beschrieben. Man beobachtet eine Verbesserung der Filmkühlwirkung wenn man die Durchgänge für das Kühlfluid vor dem Austritt des Sekundärfluides erweitert. Die Verwendung eines relativ dichten Sekundärfluides, wic es bei vielen Anwendungen vorkommt, erfordert ein bedeutend stärkeres Gebläse, um eine Trennung des Strahls von der Oberfläche zu erreichen, als bei Dichtegleichheit des Freistrahls und des Sekundärstrahles. Daraus ergibt sich über einen wichtigen Bereich der Dichteverhältnisse eine wesentlich bessere Filmkühlung.

Реферат

Экcпepимeнтaльнo иccлeдoвaлcя пpoцecc плeнoчнoгo oчлaждeния вниз пo пoтoкy oт мecтa вдyвa втopичнoгo гaзa чepeз диcкpeтныe oтвepcтия. Oпиcывaeтcя влияниe нa зтoт пpoцecc гeoмeтpии oтвepcтия, плoтнocти втopичнoй жндкocти и тoлщины пoгpaничнoгo cлoя ocнoвнoгo пoтoкa. Жнaчитeльнoe yвeличeниe эффeктивнocти плeнoчнoгo oчлaждeния нaблюдaл ocь в cлyчae, кoгдa пoдвoдящиe oчлaднтeль кaнaлы pacшиpялиcь к мecтy вычoдa втopичнoй жидкocти. Иcпoльзoвaниe втopичнoй жидкocтн oтнocитeльнo бoлee выcoкoй плoтнocти (чтo чacтo вcтpeчaeтcя нa пpaктикe) тpeбyeт знaчитeльнo бoлee выcoкич cкopocтeй вдyвa для oттecнeния пoтoкa oт пoвepчнocти пo cpaвнeнию co cлyчaeм, кoгдa плoтнocтн ocнoвнoгo и втopичнoгo пoтoкoв oдинaкoвы. B peзyльтaтe дocтигaeтcя знaчитeльнoe пoвыщeниe эффeктивн ocти плeнoчнoгo oчлaждeння в диaпaзoнe бeзpaзмepнoй плoтнocти, имeющeм вaжнoe пpaктичecкoe знaчeниe.

References (3)

  • R.J. Goldstein et al.

    Film cooling following injection through inclined circular tubes

    Israel J. Technol

    (1970)
There are more references available in the full text version of this article.

Cited by (821)

View all citing articles on Scopus

Fred Burggraf passed away in the summer of 1973 while in the full bloom of his technical career. His co-authors join with his fellow workers at General Electric and the Heat Transfer Community at large to express sorrow at our loss. Fred was untiring and inspiring in his work in Heat Transfer, particularly as it applied to the development of the modern gas turbine engine. He will be sorely missed by all who knew him as both friend and colleague.

View full text