Análisis del Efecto de la Estructura del Vórtice de Bisel en el Flujo Secundario No Estacionario en la Pared Final de una Turbina de Baja Presión de Alto Levantamiento
Autores: Sun, Shuang; Kang, Jinhui; Lei, Zhijun; Huang, Zhen; Si, Haixv; Wan, Xiaolong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis del Efecto de la Estructura del Vórtice de Bisel en el Flujo Secundario No Estacionario en la Pared Final de una Turbina de Baja Presión de Alto Levantamiento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Sistema de vórtice en herradura
Características del flujo no estacionario
Canal de cascada aguas abajo
Simulaciones de CFD
Verificaciones experimentales
Grosor de la capa límite
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
El sistema de vórtices en herradura en el borde de ataque de una turbina de baja presión (LPT) presenta características de flujo no estacionario, y el campo de flujo en el canal de cascada aguas abajo también tiene características no estacionarias. En este estudio, se realizan simulaciones de CFD con la ayuda del software comercial CFX, y se llevan a cabo verificaciones experimentales utilizando un banco de pruebas en forma de ventilador para investigar las características de flujo del extremo de la pala tipo PACKB de una LPT de alto levantamiento bajo el mismo número de Reynolds de entrada y dos condiciones de grosor de capa límite de entrada. Los resultados obtenidos muestran que existen diferentes características de alteración del flujo y frecuencias de alteración del sistema de vórtices en herradura, entre las cuales el sistema de vórtices con una capa límite más gruesa es de mayor tamaño y está menos espaciado entre sí, lo que es más probable que induzca la fusión de sistemas de vórtices. La inestabilidad centrífuga causa la inestabilidad del sistema de vórtices en herradura, y la frecuencia de inestabilidad es inversamente proporcional al grosor de la capa límite. Con dos capas límite de entrada, las frecuencias de inestabilidad del sistema de vórtices son 125 Hz y 175 Hz, respectivamente, y la relación de la frecuencia con el grosor de la capa límite es recíproca entre sí. El efecto de estimulación del sistema de vórtices en herradura inestable sobre la intensidad del flujo secundario aguas abajo es mayor que el del estado estacionario. El caso de la capa límite delgada genera una mayor pérdida no estacionaria en el canal de cascada que el caso de la capa límite gruesa debido a la mala estabilidad del sistema de vórtices.
Descripción
El sistema de vórtices en herradura en el borde de ataque de una turbina de baja presión (LPT) presenta características de flujo no estacionario, y el campo de flujo en el canal de cascada aguas abajo también tiene características no estacionarias. En este estudio, se realizan simulaciones de CFD con la ayuda del software comercial CFX, y se llevan a cabo verificaciones experimentales utilizando un banco de pruebas en forma de ventilador para investigar las características de flujo del extremo de la pala tipo PACKB de una LPT de alto levantamiento bajo el mismo número de Reynolds de entrada y dos condiciones de grosor de capa límite de entrada. Los resultados obtenidos muestran que existen diferentes características de alteración del flujo y frecuencias de alteración del sistema de vórtices en herradura, entre las cuales el sistema de vórtices con una capa límite más gruesa es de mayor tamaño y está menos espaciado entre sí, lo que es más probable que induzca la fusión de sistemas de vórtices. La inestabilidad centrífuga causa la inestabilidad del sistema de vórtices en herradura, y la frecuencia de inestabilidad es inversamente proporcional al grosor de la capa límite. Con dos capas límite de entrada, las frecuencias de inestabilidad del sistema de vórtices son 125 Hz y 175 Hz, respectivamente, y la relación de la frecuencia con el grosor de la capa límite es recíproca entre sí. El efecto de estimulación del sistema de vórtices en herradura inestable sobre la intensidad del flujo secundario aguas abajo es mayor que el del estado estacionario. El caso de la capa límite delgada genera una mayor pérdida no estacionaria en el canal de cascada que el caso de la capa límite gruesa debido a la mala estabilidad del sistema de vórtices.