Un análisis estructural de una pala de turbina Francis parametrizada utilizando polinomios de Bernstein a trozos
Autores: Arias-Rojas, Heriberto; Rodríguez-Velázquez, Miguel A.; Cerriteño-Sánchez, Ángel; Domínguez-Mota, Francisco J.; Galván-González, Sergio R.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un análisis estructural de una pala de turbina Francis parametrizada utilizando polinomios de Bernstein a trozos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Metodologías
Forma de la cuchilla del corredor
Enfoque paramétrico
Polinomios de Bernstein
Perfiles de hidroala
Parametrización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Varias metodologías han descrito con éxito la forma de la pala del corredor como un conjunto de secciones discretas que unen el cubo y la corona, definidas por formas geométricas 3D de considerable complejidad. Esta tarea requiere un enfoque paramétrico adecuado para su precisa reconstrucción. Entre ellas, se han utilizado polinomios de Bernstein por partes para crear parametrizaciones de palas de corredor torcidas extrayendo algunos perfiles de perfiles hidrodinámicos transversales de datos CAD de referencia que serán aproximados por dichos polinomios. Utilizando los coeficientes del polinomio interpolante como parámetros, se generan más perfiles mediante técnicas lagrangianas. Los perfiles generados se apilan a lo largo de la dirección en la envergadura de la pala a través de una interpolación transfinida para obtener una representación suave y continua de la pala de referencia. Este enfoque versátil hace posible la descripción de una variedad de formas de pala diferentes dentro de la precisión requerida y, además, el diseño de nuevas formas de pala. Sin embargo, aunque es posible redefinir nuevas formas de pala utilizando la parametrización mencionada, una pregunta que queda pendiente es si las palas parametrizadas son adecuadas como reemplazo de las actualmente utilizadas. Para evaluar la viabilidad mecánica de las nuevas formas, se requieren varias etapas de análisis. En este artículo, teniendo en cuenta las condiciones estándar de prueba hidráulica del caso de prueba de perfil hidrodinámico del Centro Noruego de Energía Hidroeléctrica, presentamos un análisis de esfuerzo-deformación estructural de la reparametrización de una pala Francis, mostrando así su adecuado rendimiento computacional en dos pruebas de modelo.
Descripción
Varias metodologías han descrito con éxito la forma de la pala del corredor como un conjunto de secciones discretas que unen el cubo y la corona, definidas por formas geométricas 3D de considerable complejidad. Esta tarea requiere un enfoque paramétrico adecuado para su precisa reconstrucción. Entre ellas, se han utilizado polinomios de Bernstein por partes para crear parametrizaciones de palas de corredor torcidas extrayendo algunos perfiles de perfiles hidrodinámicos transversales de datos CAD de referencia que serán aproximados por dichos polinomios. Utilizando los coeficientes del polinomio interpolante como parámetros, se generan más perfiles mediante técnicas lagrangianas. Los perfiles generados se apilan a lo largo de la dirección en la envergadura de la pala a través de una interpolación transfinida para obtener una representación suave y continua de la pala de referencia. Este enfoque versátil hace posible la descripción de una variedad de formas de pala diferentes dentro de la precisión requerida y, además, el diseño de nuevas formas de pala. Sin embargo, aunque es posible redefinir nuevas formas de pala utilizando la parametrización mencionada, una pregunta que queda pendiente es si las palas parametrizadas son adecuadas como reemplazo de las actualmente utilizadas. Para evaluar la viabilidad mecánica de las nuevas formas, se requieren varias etapas de análisis. En este artículo, teniendo en cuenta las condiciones estándar de prueba hidráulica del caso de prueba de perfil hidrodinámico del Centro Noruego de Energía Hidroeléctrica, presentamos un análisis de esfuerzo-deformación estructural de la reparametrización de una pala Francis, mostrando así su adecuado rendimiento computacional en dos pruebas de modelo.