Heat Transfer on Slot Film Cooling for Convergent Nozzle

축소노즐내 슬롯 막냉각에서의 열전달 특성

A study has been conducted to observe the slot film cooling effect on a convergent nozzle wall. The slot film cooling is used to protect the nozzle wall from the hot combusted gas by the coolant injected from the slot around the inner wall of the nozzle. The film cooling effectiveness and the heat transfer to the nozzle wall are influenced significantly by the blowing ratio of the coolant to the main flow and those are also influenced by the shape of the slot and the flow acceleration in the nozzle. In the present study, the heat transfer for the various blowing ratios has been performed by the experimental method and the results are compared with the results computed by the empirical formula. The numerical method has been conducted to compare the film cooling effectiveness of the convergent nozzle with that of the cylinder. For the relatively low blowing ratio, the cooling effectiveness increases sharply as the blowing ratio increases, and the increasing rate slows down for the high blowing ratio.

고온의 연소가스로부터 노즐 표면을 보호하기 위하여 슬롯을 통하여 냉각 유체를 분사하는 슬롯 막냉각에 대하여 연구하였다. 냉각효율 및 열전달 특성은 주유동과 2차 유동의 분사율에 따라 크게 달라지며, 형상변화 및 유동가속에 의해서도 냉각 효과의 변화를 가져오게 된다. 본 연구에서는 실험을 통하여 축소노즐에서 분사율 변화에 따른 슬롯 막냉각 열전달 특성을 고찰하고, 평판 슬롯 막냉각 경험식의 결과와 비교하였으며, 수치해석을 통하여 축소노즐과 원형관에서의 냉각효율 및 열전달 특성도 비교하였다. 상대적으로 낮은 분사율에서 분사율 증가에 따른 냉각효율의 증가가 크게 나타났으며, 일정 분사율 이상에서는 냉각 효율의 증가가 크게 둔화되었다