회전 채널 핀 휜 배열의 열전달 특성

본 연구는 가스 터빈 후방 냉각 통로를 모사한 저종횡비 직사각형 채널 내 엇갈린 원형 핀 휜 배열에서 핀 표면과 최종벽(endwall)의 열전달 기여도를 분리하여 실험적으로 분석했습니다. 핀 휜 배열은 높이 대 직경비 2, 유동 방향 피치 2.5D, 스팬 방향 피치 2D의 기하학적 특성을 가집니다. 동일한 작동 조건에서 핀과 벽의 열전달 기여도를 분리하기 위해 구리 핀과 퍼스펙스 핀을 사용한 두 개의 기하학적으로 동일한 시험부를 활용했습니다. 실험은 정지 조건에서 레이놀즈 수 3000-25000 범위, 회전 조건에서는 레이놀즈 수 3000-5000 및 회전 수 최대 0.26 범위에서 수행되었습니다. 정지 조건에서 벽과 핀의 누셀트 수는 레이놀즈 수 증가에 따라 모두 증가했습니다. 특히, 핀의 누셀트 수는 두 번째 열에서 벽 누셀트 수보다 약 50% 높게 나타났습니다. 그러나 최종벽 면적이 더 넓기 때문에 전체적인 벽과 핀의 열전달 기여도는 유사했습니다. 정지 조건에서 평균 벽 및 핀 누셀트 수에 대한 별도의 상관관계가 도출되었습니다. 레이놀즈 수 3000, 회전 수 0.26 조건에서 평균 핀 누셀트 수는 정지 값에 비해 약 70% 증가한 반면, 평균 벽 누셀트 수는 정지 값과 거의 동일하게 유지되었습니다. 이러한 결과는 회전 핀 휜 채널의 열 해석 시 두 표면을 개별적으로 고려해야 함을 시사합니다. 이는 가스 터빈 냉각 설계 최적화에 중요한 통찰을 제공합니다.