شبیه سازی گردابه های بزرگ جریان خنک کاری لایه ای تک مجرا و مجموعه سوراخ خنک کاری

در این مطالعه جریان خنک کاری لایه ای بر روی یک صفحه تخت به منظور بررسی اثرات به کارگیری مجموعه سوراخ بر اثربخشی خنک کاری لایه ای با استفاده از رهیافت RANS و LES شبیه سازی شده است. هندسه های مورد مطالعه شامل تک سوراخ استوانه ای با قطر mm 1/11 و یک مجموعه سوراخ با 14 سوراخ استوانه ای 97/2 میلی متری می باشند، به طوری که سطح مقطع خروجی لوله خنک کاری در هر دو حالت یکسان است. این مجموعه سوراخ به شکل ذوزنقه ای چیدمان شده است. شبیه سازی عددی در نسبت چگالی 6/1، نسبت طول به قطر 4، زاویه 35 درجه و نسبت دمش 25/1 صورت گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که جایگزینی یک تک سوراخ با مجموعه سوراخ شکل داده شده، منجر به افزایش قابل توجهی در اثربخشی خنک کاری لایه ای در هر دو جهت طولی و عرضی می گردد، به طوری که افزایش در حدود 94 درصدی در میانگین سطحی اثربخشی خنک کاری لایه ای را در پی دارد. این افزایش در پی تغییر در ساختار گردابه ها حاصل می گردد. در مجموعه سوراخ خنک کاری، مقیاس گردابه های سنجاقی شکل کوچکتر از گردابه های تک سوراخ است و شکل گیری آنها در مکانی دورتر از سوراخ خنک کاری صورت می گیرد. در ساختار مجموعه سوراخ جفت گردابه های anti-jet تشکیل می شوند که جهت چرخش این گردابه ها بر خلاف جهت CRVP است.