Sobre la auto-similitud en un aislador anular bajo perturbaciones de presión de retroalimentación rotativa
Autores: Luo, Zhongqi; Huang, Hexia; Tan, Huijun; Liang, Gang; Lv, Jinghao; Wu, Yuwen; Li, Liugang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Sobre la auto-similitud en un aislador anular bajo perturbaciones de presión de retroalimentación rotativa
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Flujo transitorio
Aislador
Onda de choque
Capa límite
Onda de detonación rotativa
Autosimilitud
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se realiza la simulación del flujo transitorio en un aislador anular bajo perturbaciones de presión de retroalimentación rotativa simplificadas a partir de la onda de detonación rotativa (RDW). Se investigan en detalle las características instantáneas del flujo y la autosimilitud del campo de flujo del aislador. Se encuentra que se inducen una onda de choque en movimiento helicoidal (MSW) y una onda de choque terminal cuasi-toroidal (TSW) en el aislador. Por lo tanto, los campos de flujo en los planos meridianos se pueden clasificar en tres zonas, es decir, la zona no perturbada, la zona de interacción de la onda de choque terminal/onda de choque en movimiento/capa límite (TSW/MSW/BLI) y la zona de interacción de la onda de choque en movimiento/capa límite (MSW/BLI). La zona TSW/MSW/BLI se caracteriza por el acoplamiento de la TSW/BLI y la MSW/BLI debido a su pequeña distancia axial, lo que intensifica el gradiente de presión adverso en los planos meridianos, formando burbujas de separación grandes que se desarrollan a lo largo de la MSW impulsada por el gradiente de presión circular. En la zona MSW/BLI, el choque induce a la capa límite a separarse, formando un vórtice helicoidal ubicado en la base de la MSW. Durante el proceso de propagación aguas arriba, el patrón de las MSWs se transforma de una onda de choque normal en movimiento a una onda de choque oblicua en movimiento con una disminución de la intensidad. Además, después de la colisión con las MSWs, y del flujo se elevan con la rápida disminución de , mientras que aumenta a un nivel más alto. A pesar del efecto de desviación de las MSWs sobre las líneas de corriente, la dirección del flujo del aire aún mantiene una posición casi axial en la salida, excepto en la región adyacente a la MSW. Asimismo, se pueden determinar tres tipos de zonas en el patrón de flujo en la salida: la zona de interacción de la onda de detonación rotativa/capa límite (RDW/BLI), la zona de expansión y la zona de descarga de vórtices. Al comparar los patrones de flujo transitorio en diferentes momentos en un ciclo y entre ciclos adyacentes, un descubrimiento interesante es que se observa la propiedad de autosimilitud en el campo de flujo del aislador anular bajo perturbaciones de presión de retroalimentación rotativa. La estructura de flujo global del aislador en diferentes momentos muestra una buena concordancia a pesar de su rotación con la RDW, y los perfiles de presión en la superficie de los planos meridianos correspondientes coinciden perfectamente. Tal característica indica que la velocidad angular de rotación de la TSW y la MSW son iguales y se mantienen invariantes, y el flujo del aislador podría considerarse como un flujo cuasi-estacionario. Sobre esta base, se desarrolla y valida el modelo teórico de los ángulos de inclinación de la MSW mediante la transformación de coordenadas y la descomposición de velocidad. Los errores relativos de los ángulos de inclinación entre los resultados predichos y medidos están por debajo del 3%, lo que ofrece un método rápido para predecir la forma de la MSW, junto con una perspectiva para comprender mejor el significado físico de la forma de la MSW.
Descripción
En este artículo, se realiza la simulación del flujo transitorio en un aislador anular bajo perturbaciones de presión de retroalimentación rotativa simplificadas a partir de la onda de detonación rotativa (RDW). Se investigan en detalle las características instantáneas del flujo y la autosimilitud del campo de flujo del aislador. Se encuentra que se inducen una onda de choque en movimiento helicoidal (MSW) y una onda de choque terminal cuasi-toroidal (TSW) en el aislador. Por lo tanto, los campos de flujo en los planos meridianos se pueden clasificar en tres zonas, es decir, la zona no perturbada, la zona de interacción de la onda de choque terminal/onda de choque en movimiento/capa límite (TSW/MSW/BLI) y la zona de interacción de la onda de choque en movimiento/capa límite (MSW/BLI). La zona TSW/MSW/BLI se caracteriza por el acoplamiento de la TSW/BLI y la MSW/BLI debido a su pequeña distancia axial, lo que intensifica el gradiente de presión adverso en los planos meridianos, formando burbujas de separación grandes que se desarrollan a lo largo de la MSW impulsada por el gradiente de presión circular. En la zona MSW/BLI, el choque induce a la capa límite a separarse, formando un vórtice helicoidal ubicado en la base de la MSW. Durante el proceso de propagación aguas arriba, el patrón de las MSWs se transforma de una onda de choque normal en movimiento a una onda de choque oblicua en movimiento con una disminución de la intensidad. Además, después de la colisión con las MSWs, y del flujo se elevan con la rápida disminución de , mientras que aumenta a un nivel más alto. A pesar del efecto de desviación de las MSWs sobre las líneas de corriente, la dirección del flujo del aire aún mantiene una posición casi axial en la salida, excepto en la región adyacente a la MSW. Asimismo, se pueden determinar tres tipos de zonas en el patrón de flujo en la salida: la zona de interacción de la onda de detonación rotativa/capa límite (RDW/BLI), la zona de expansión y la zona de descarga de vórtices. Al comparar los patrones de flujo transitorio en diferentes momentos en un ciclo y entre ciclos adyacentes, un descubrimiento interesante es que se observa la propiedad de autosimilitud en el campo de flujo del aislador anular bajo perturbaciones de presión de retroalimentación rotativa. La estructura de flujo global del aislador en diferentes momentos muestra una buena concordancia a pesar de su rotación con la RDW, y los perfiles de presión en la superficie de los planos meridianos correspondientes coinciden perfectamente. Tal característica indica que la velocidad angular de rotación de la TSW y la MSW son iguales y se mantienen invariantes, y el flujo del aislador podría considerarse como un flujo cuasi-estacionario. Sobre esta base, se desarrolla y valida el modelo teórico de los ángulos de inclinación de la MSW mediante la transformación de coordenadas y la descomposición de velocidad. Los errores relativos de los ángulos de inclinación entre los resultados predichos y medidos están por debajo del 3%, lo que ofrece un método rápido para predecir la forma de la MSW, junto con una perspectiva para comprender mejor el significado físico de la forma de la MSW.