Gaz türbini kanatları, yanma odası duvarları ve egzoz bileşenleri, malzemenin dayanabileceğinden yüksek sıcaklıktaki gaz içinde çalışır. Film soğutma, yüzeyden üflenen soğuk havayla sıcak gaz arasına ince bir koruyucu katman koyar.
Üfleme oranı: az da kötü, çok da kötü
Soğutma etkinliği üfleme oranıyla (soğutucu ile ana akışın kütle akısı oranı) artar — bir noktaya kadar.
Oran çok yükselirse jet, yüzeye yapışmak yerine ana akışa nüfuz eder ve ayrılır. Yüzey artık korunmaz; üstelik ayrılan jet sıcak gazı yüzeye doğru çeken bir karşı-dönen girdap çifti üretir. Sonuç, daha fazla hava harcayıp daha kötü soğutma elde etmektir.
Optimum, geometriye bağlı dar bir aralıktadır ve tasarımın asıl konusu budur.
Delik geometrisi
Eğim açısı. Yüzeye göre küçük açı (tipik olarak 30° civarı) jetin yapışık kalmasına yardım eder; dik delik hemen ayrılır.
Yayvan (fan-shaped) çıkış. Delik çıkışının genişletilmesi, jet hızını düşürür ve yanlara yayılmayı artırır. Aynı hava debisiyle belirgin biçimde daha iyi örtü sağlar; bu yüzden modern tasarımlarda standarttır.
Bileşik açı. Akış yönüne göre yanal açı vermek, yanal örtüyü iyileştirir.
Modelleme uyarıları
Delikleri modellemek pahalıdır. Her delik ayrı ayrı çözülürse ağ patlar. Yaygın yaklaşım, delikleri kaynak terimi olarak temsil etmektir — ama bu yaklaşım jetin ayrılmasını ve girdap çiftini göremez, yani tam olarak kritik olan olguyu kaçırır. Kritik bölgede delikler çözülmelidir.
Eşlenik çözüm gerekir. Metal sıcaklığı hem dış sıcak gaz hem iç soğutma kanalı tarafından belirlenir. Bkz. eşlenik ısı transferi notu.
Türbülanslı karışım belirleyici. Jetin ne kadar çabuk seyreldiğini türbülans modeli belirler; modeller bu konfigürasyonda sistematik farklılık gösterir. Sonuç karşılaştırmalı kullanılmalıdır.
Kaynaklar
- Menter, F. R. (1994). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal, 32(8), 1598–1605. DOI: 10.2514/3.12149
- Modest, M. F. & Mazumder, S. (2021). Radiative Heat Transfer, 4th ed. Academic Press. ISBN 978-0-323-98406-5.