Un Modelo Analítico de Parámetros de Flujo en Etapas para Compresores Contrarrotativos Transónicos y Su Aplicación
Autores: Shi, Hengtao; Yu, Xianjun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un Modelo Analítico de Parámetros de Flujo en Etapas para Compresores Contrarrotativos Transónicos y Su Aplicación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Propone
Parámetro de flujo de etapa
Modelo analítico
Compresor de contra-rotación
Optimización de diseño
Ventilador transónico de contra-rotación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Este documento propone un modelo analítico de parámetros de flujo en etapas para la evaluación rápida del rendimiento de un compresor de contra-rotación para la optimización del diseño y su aplicación en el diseño de un ventilador de contra-rotación transónico. En la primera parte, se utiliza el método del diagrama de velocidad, considerando la influencia de la variación de la geometría del camino de flujo para mejorar la precisión, para correlacionar el parámetro aerodinámico entre la paleta guía de entrada (IGV), el rotor aguas arriba (R1) y el rotor CR aguas abajo (R2). Se incorpora una correlación de pérdida de perfil basada en el factor de difusión de Lieblein y un modelo de pérdida por choque de una base de datos de ventiladores de alta velocidad para predecir la eficiencia del rotor. En la segunda parte, para verificar su efectividad, se utiliza el modelo analítico para ayudar en el diseño aerodinámico de un ventilador CR transónico para indicar la combinación optimizada de parámetros de diseño para una buena eficiencia y una alta relación de presión. Según el modelo analítico y los resultados de la simulación, las muestras seleccionadas finalmente tienen una mayor eficiencia, con una relación de presión moderada (0.949/2.67, 0.890/2.99 y 0.841/2.99 para R = 0.1, 0.5 y 0.9, respectivamente). Finalmente, se calculan las características aerodinámicas del ventilador CR transónico diseñado a una velocidad de rotación relativa de = 1.05~0.8 utilizando el software CFD Numeca. Las simulaciones indican que el ventilador CR transónico diseñado tiene una relación de presión de 2.76, con una eficiencia de 0.8405 en el punto de diseño, y la eficiencia se mantiene por encima de 0.821 con un margen de pérdida de 13.3% para =1.0. La relación de presión máxima de este ventilador CR alcanza 3.08 y 3.36 para = 1.0 y 1.05, respectivamente. Si se utiliza para proporcionar empuje, los cálculos indican que el empuje de este ventilador CR transónico es de 71.8, 65.9 y 35.8 kN para = 1.05, 1.0 y 0.8 en el punto cercano al estrangulamiento para la condición a nivel del mar.
Descripción
Este documento propone un modelo analítico de parámetros de flujo en etapas para la evaluación rápida del rendimiento de un compresor de contra-rotación para la optimización del diseño y su aplicación en el diseño de un ventilador de contra-rotación transónico. En la primera parte, se utiliza el método del diagrama de velocidad, considerando la influencia de la variación de la geometría del camino de flujo para mejorar la precisión, para correlacionar el parámetro aerodinámico entre la paleta guía de entrada (IGV), el rotor aguas arriba (R1) y el rotor CR aguas abajo (R2). Se incorpora una correlación de pérdida de perfil basada en el factor de difusión de Lieblein y un modelo de pérdida por choque de una base de datos de ventiladores de alta velocidad para predecir la eficiencia del rotor. En la segunda parte, para verificar su efectividad, se utiliza el modelo analítico para ayudar en el diseño aerodinámico de un ventilador CR transónico para indicar la combinación optimizada de parámetros de diseño para una buena eficiencia y una alta relación de presión. Según el modelo analítico y los resultados de la simulación, las muestras seleccionadas finalmente tienen una mayor eficiencia, con una relación de presión moderada (0.949/2.67, 0.890/2.99 y 0.841/2.99 para R = 0.1, 0.5 y 0.9, respectivamente). Finalmente, se calculan las características aerodinámicas del ventilador CR transónico diseñado a una velocidad de rotación relativa de = 1.05~0.8 utilizando el software CFD Numeca. Las simulaciones indican que el ventilador CR transónico diseñado tiene una relación de presión de 2.76, con una eficiencia de 0.8405 en el punto de diseño, y la eficiencia se mantiene por encima de 0.821 con un margen de pérdida de 13.3% para =1.0. La relación de presión máxima de este ventilador CR alcanza 3.08 y 3.36 para = 1.0 y 1.05, respectivamente. Si se utiliza para proporcionar empuje, los cálculos indican que el empuje de este ventilador CR transónico es de 71.8, 65.9 y 35.8 kN para = 1.05, 1.0 y 0.8 en el punto cercano al estrangulamiento para la condición a nivel del mar.