Experimental analysis of the effect of the cooling holes on the boundary layer state of a film-cooled turbine vane

A detailed experimental investigation on a high pressure turbine linear cascade, has been performed in a light weight piston compression tube tunnel, whose main characteristic is the possibility of varying independently both the Mach and the Reynolds number, allowing to reproduce engine-like main stream conditions. All the measurements have been carried out at Von Karman Institute for Fluid Dynamics (Belgium). The object of the study was to analyze the effect that just the presence, at the leading edge, of the cooling holes has on a different development of the boundary layer with the aim of validating the CFD codes. Indeed, throughout the whole experimental campaign has never been used coolant injection. Three different configurations have been tested by varying both the Mach number and the Reynolds number, allowing to outline the effect of each of those pure numbers. In order to provide the reliability of the results obtained, some comparisons have been performed between experimental data and CFD computations.

Un'analisi sperimentale dettagliata è stata svolta su di uno statore di turbina ad alta pressione, utilizzando un "light weight piston tube tunnel" la cui principale caratteristica è quella di poter variare indipendentemente sia il numero di Reynolds che il numero di Mach. Tutte le misurazione sono state condotte presso il Von Karman Institute for Fluid Dynamics (Belgio). Lo scopo del presente lavoro di tesi è stato quello di analizzare l'effetto che la sola presenza dei fori di raffreddamento, al bordo di attacco, ha sullo sviluppo del boundary layer con lo scopo di validare i codici CFD. Per tale motivo in tutta la campagna sperimentale non è stato mai fatto uso di iniezione di coolant. Sono state testate tre differenti configurazioni palari, facendo variare sia il numero di Reynolds che il numero di Mach, permettendo di delineare gli effetti di ognuno di questi numeri adimensionali. Per dimostrare l'affidabilità dell'analisi e delle misurazioni ottenute, sono stati effettuati dei paragoni tra i risultati sperimentali e un'analisi computazionale CFD.