Abstract
The present study investigated local heat transfer characteristics around a film cooling hole with variations of free stream turbulence intensity The film cooling jet is injected through a single hole inclined at $30^{\cire}$ to the surface and laterally at $45^{\cire}$ for the blowing rates of 0.5, 1.0 and 2.0. Turbulence generating grids are used at upstream of the film cooling hole to change the turbulence intensity of free stream. Free stream turbulence intensity without grids is 0.5%. Two different turbulence generating grid is installed at different at locations upstream of the film cooling hole so that turbulence intensity of free stream varies from 3% to 10%. The naphthalene sublimation technique has been employed to determine local heat/ mass transfer coefficients. With low free stream turbulence intensity, heat/mass transfer augmented area by coolant or free stream is distinguished evidently. However, when free stream turbulence intensity is high, heat transfer is enhanced in all region and heat transfer enhanced regions are not clearly divided due to vigorous mixing of coolant and free stream. The peak values of heat/mass coefficients are decreased and the distributions of heat/mass transfer coefficients are more uniform with high turbulence intensity. The effect of turbulence intensity on heat transfer characteristics is more evident as blowing rate is higher.
본 논문에서는 주유동의 난류강도 변화에 따른 복합각도로 분사되는 단일 막냉각홀 주위에서의 국소 열/물질전달계수 특성을 살펴보기 위하여 실험을 수행하였다. 단일 막냉각홀 시편은 평면에 대하여 $30^{\cire}$의 경사각을 가지고 있으며, 횡방향으로는 주유동에 대해 $45^{\cire}$의 각도로 분사하여 복합각도 분사시 주유동의 난류강도 변화에 따른 효과를 살펴보았다. 또한 막냉각제트의 분사율을 0.5에서 2.0까지 변화시켜가며, 주유동의 높은 난류강도조건에서 분사율 변화시 막냉각홀 주위의 열/물질전달특성에 미치는 효과를 살펴보았다. 주유동의 난류강도를 변화시키기 위하여 막냉각홀 상류에 난류발생격자를 설치하였다. 격자를 설치하지 않은 경우, 주유동의 난류강도는 0.5%이며, 난류발생격자의 종류 및 설치위치를 달리하여 난류강도를 3%에서 10%까지 변화시켜가며 실험하였다. 막냉각홀 주위에서 국소적인 열/물질전달계수 값을 얻기 위하여 물질전달 실험방법인 나프탈렌 승화법을 사용하였다. 주유동의 난류강도가 낮은 경우 분사홀 주변에서 막냉각제트 혹은 주유동에 의한 열/물질전달 촉진영역이 뚜렷한 경계를 갖지만, 난류강도가 증가하면서 전 영역에 걸쳐 열/물질전달이 촉진되었으며 주유동과 막냉각제트의 활발한 혼합작용으로 인해 영역의 구분이 점차 소멸되었다. 또한 주유동의 높은 난류강도 효과는 막냉각제트의 분사율이 높은 경우 뚜렷이 나타났다.
