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A NUMERICAL ANALYSIS OF CROSS-FLOW REINFORCED IMPINGEMENT COOLING WITH A U-SHAPED FLOW-GUIDE ON THE HOLE PLATE

Brakmann, Robin und Brose, Nina und Carvalho, Francisco und Chargui, Safae und Guarino, Roberto (2023) A NUMERICAL ANALYSIS OF CROSS-FLOW REINFORCED IMPINGEMENT COOLING WITH A U-SHAPED FLOW-GUIDE ON THE HOLE PLATE. In: ASME Turbo Expo 2023: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2023. Proceedings of ASME 2023 Turbomachinery Technical Conference, 2023-06-26 - 2023-06-30, Boston, MA, United States of America. doi: 10.1115/GT2023-101097.

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Offizielle URL: https://asmedigitalcollection.asme.org/GT/proceedings-abstract/GT2023/87011/V07BT15A003/1168164

Kurzfassung

Impingement cooling offers an efficient usage of cooling air in order to obtain high heat transfer rates. In this study a U-shaped turbulator is installed downstream of the jet hole. This arrangement uses the cross-flow to reinforce the jet by guiding it into the adjacent jet and thus increasing its effective jet Reynolds number. Compared to a smooth channel configuration, the Nusselt number on the target can be increased by 5–16% without a significant change in the pressure loss. This is a purely aerodynamic effect and is not caused by increasing the area of the heat exchanging surface. The geometry represents a generic impingement cooling configuration with a row of nine inline impingement jets. All jets are influenced by a self-induced cross-flow. The jet-to-plate spacing as well as jet pitch are set to 5D and the curved U-shape ribs are installed downstream of the jet on the hole plate. The RANS simulations are performed with the SST turbulence model. The effects of different jet-to-plate spacing, jet Reynolds number as well as rib height, position and shape are investigated numerically. The effectiveness of the U-shaped turbulator is discussed in combination with additional turbulators (from the literature). This paper concludes with a recommended set of rib and impingement parameters for the usage of the U-shaped turbulator in gas turbine cooling designs. A discussion of the manufacturability by Selective Laser Melting is included.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/199423/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:A NUMERICAL ANALYSIS OF CROSS-FLOW REINFORCED IMPINGEMENT COOLING WITH A U-SHAPED FLOW-GUIDE ON THE HOLE PLATE
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Brakmann, RobinRobin.Brakmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brose, Ninanina.brose (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Carvalho, FranciscoFrancisco.Carvalho (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3069-8345NICHT SPEZIFIZIERT
Chargui, SafaeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guarino, RobertoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2023
Erschienen in:ASME Turbo Expo 2023: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1115/GT2023-101097
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Heat transfer, CFD, PIV, Impingement cooling, Prallkühlung, Turbine, Kühlung, cooling, internal cooling
Veranstaltungstitel:Proceedings of ASME 2023 Turbomachinery Technical Conference
Veranstaltungsort:Boston, MA, United States of America
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:26 Juni 2023
Veranstaltungsende:30 Juni 2023
Veranstalter :ASME
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Verbrennungs- und Kraftwerkssysteme
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Turbine
Hinterlegt von: Brakmann, Robin
Hinterlegt am:28 Nov 2023 13:35
Letzte Änderung:24 Apr 2024 21:00

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