چکیده: امروزه نیروگاه‌ها حرارتی بیشترین نیاز جهانیان به انرژی را تأمین می‌کنند. یکی از راه‌های افزایش راندمان حرارتی در نیروگاه‌های گازی بالا بردن دمای گاز داغ ورودی به توربین گاز می‌باشد اما سطح تحمل دمایی آلیاژ پره، دمای گاز ورودی به توربین را محدود میکند. بنابراین برای افزایش دمای گاز ورودی به توربین استفاده از روشهایی برای خنککاری پره توربین الزامی میباشد. خنک‌کاری لایه‌ای راهی مؤثر در محافظت سطح پره‌های توربین گاز در برابرگازهای داغ عبوری می‌باشد. ازجمله مهم‌ترین پارامترهای تأثیرگذاربرخنک‌کاری لایه‌ای، هندسه سوراخ‌های خنک کاری قرارگرفته روی پره‌ها می‌باشد. ازاین‌رو در این پایان‌نامه در قسمت اول به بررسی هندسه سوراخ‌های خنک کاری با استفاده از چهار نوع سوراخ خنک کاری به نام‌های 1) دایروی 2) فن شکل 3) دایروی با گسترش جانبی 4) دایروی با دو مجرای خروجی پرداخته ‌شده و در قسمت دوم تأثیر چرخش جریان خنک‌کننده بر خنک کاری لایه‌ای را در موارد فوق بررسی کردیم. مدل آشفتگی استفاده ‌شده نیز، مدل K-ω SSTمی‌باشد. طبق نتایج حاصله از شبیه‌سازی، در سوراخ‌های دایروی با گسترش جانبی ساده و بدون چرخش جریان خنک‌کننده در نسبت دمش 1، از شدت جفت گردابه های خلاف جهت چرخش تشکیل شده در مرکز سوراخ‌ها کاسته شده و نفوذ جت خنک‌کن به جریان عرضی گرم در این حالت نسبت به سایر موارد کمتر است اما چرخش جریان خنک‌کننده در سوراخ‌های دایروی با گسترش جانبی نتیجه نامطلوبی داشته و منجر به کاهش 33 درصدی در راندمان خنککاری می‌شود. اما در سوراخ‌های دایروی و فن شکل، چرخش جریان خنک‌کننده در ورودی مجرای سوراخ‌های خنک‌کاری منجر به پخش‌شدگی بیشتر جت خنک‌کن در راستای عرضی می‌شود. به‌صورت میانگین، اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای در حالت جریان خنک‌کن چرخشی در سوراخ‌های دایروی به میزان16% و در سوراخ‌های فن شکل در فاصله بین 10> x/d <0 از صفحه تخت، به میزان 8% افزایش می‌یابد. اما در فاصله 20> x/d <10 در سوراخ‌های فن شکل جت خنک‌کن از روی سطح بلند شده و دمای سطح را افزایش می‌دهد که در کل به‌طور میانگین راندمان خنک کاری را به میزان 4% کاهش می‌دهد. در سوراخ‌های دایروی با دو مجرای خروجی نیز نتایج شبیه‌سازی شده برای حالت چرخش جریان خنک‌کننده حاکی از افزایش 48 درصدی در راندمان خنک کاری لایه‌ای نسبت به حالت ساده آن می‌باشد. اما با افزایش نسبت دمش به مقدار 1.5، چرخش جریان خنک‌کننده در سوراخ‌های خنک کاری دایروی و فن شکل نتایج بسیار مطلوبی را به همراه داشت به‌گونه‌ای که در سوراخ‌های دایروی به‌طور میانگین، راندمان خنک کاری در حالت چرخش نسبت به حالت ساده به میزان 50 % افزایش می‌یابد زیرا در حالت ساده افزایش نسبت دمش منجر به جدا شدن جت خنک‌کننده از روی سطح می‌گردد که در حالت سیکلونی این‌گونه نیست. همچنین اثریخشی خنک کاری لایه‌ای برای سوراخ‌های فن شکل در حالت چرخش به مقدار 42 % نسبت به حالت ساده افزایش می‌یابد. به‌طورکلی نتایج حل عددی حاکی از آن است که افزایش بازشدگی سطح مقطع در جهت جانبی در سوراخ‌های دایروی منجر به پخش‌شدگی بیشتر سیال خنک‌کن می‌شود اما اثر چرخش در این هندسه مطلوب نبوده و افزایش نسبت دمش به مقدار 1.5، اثربخشی را به میزان 36% کاهش می‌یابد.