Desarrollo de un banco de pruebas de cascada lineal de alta velocidad a gran escala para el estudio de la transferencia de calor en la punta de las palas de turbina
Autores: Jiang, Hongmei; Peng, Xu; Xie, Wenbo; Lu, Shaopeng; Gu, Yongmin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Desarrollo de un banco de pruebas de cascada lineal de alta velocidad a gran escala para el estudio de la transferencia de calor en la punta de las palas de turbina
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Alta velocidad
Sellado de puntas
Diseño de enfriamiento
Cascada lineal
Número de Reynolds
Transferencia de calor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
El flujo de alta velocidad de fuga por sobrepresión (OTL) tiene un impacto significativo en el rendimiento aerodinámico del pasaje de la Turbina de Alta Presión (HPT) y genera una alta carga térmica para la punta de la pala. Se aplican diferentes estrategias de sellado y diseño de enfriamiento de la punta para reducir la pérdida de OTL y ayudar a la turbina a sobrevivir en un entorno de alta temperatura. Los bancos de pruebas experimentales de cascada lineal de alta velocidad juegan un papel importante en la comprensión de la física del flujo y en la evaluación de su rendimiento. A menudo se requieren múltiples palas y pasajes para mantener una periodicidad de flujo razonable. Para igualar el número de Reynolds representativo del motor y el número de Mach, un diseño de cascada de múltiples pasajes de alta velocidad exige inevitablemente un mayor suministro de aire comprimido. También se requiere una cantidad muy grande de potencia de calefacción si se necesita igualar la relación de temperatura entre la pared del motor y el gas. En este estudio, se desarrolló un banco de pruebas de cascada lineal de 2 pasajes simplificado para la investigación de transferencia de calor en la punta a alta velocidad. Se presentan tanto el método de diseño como el rendimiento del banco. A diferencia del método de diseño existente para igualar la carga de la pala bidimensional, este estudio muestra que hay otras flexibilidades de diseño, como el espacio de la punta de la pala, el ajuste del tablero trasero y el ajuste del perfil, para igualar las estructuras de flujo OTL tridimensional periódicas. El método de diseño fue validado mediante esfuerzos experimentales. Se informa sobre la distribución del coeficiente de transferencia de calor en la punta de alta resolución en condiciones estacionarias y rotativas (Número de Mach rotativo = 0.35). El modelo de prueba ampliado puede ofrecer una resolución mucho mejor de la medición óptica cerca de la región de la punta.
Descripción
El flujo de alta velocidad de fuga por sobrepresión (OTL) tiene un impacto significativo en el rendimiento aerodinámico del pasaje de la Turbina de Alta Presión (HPT) y genera una alta carga térmica para la punta de la pala. Se aplican diferentes estrategias de sellado y diseño de enfriamiento de la punta para reducir la pérdida de OTL y ayudar a la turbina a sobrevivir en un entorno de alta temperatura. Los bancos de pruebas experimentales de cascada lineal de alta velocidad juegan un papel importante en la comprensión de la física del flujo y en la evaluación de su rendimiento. A menudo se requieren múltiples palas y pasajes para mantener una periodicidad de flujo razonable. Para igualar el número de Reynolds representativo del motor y el número de Mach, un diseño de cascada de múltiples pasajes de alta velocidad exige inevitablemente un mayor suministro de aire comprimido. También se requiere una cantidad muy grande de potencia de calefacción si se necesita igualar la relación de temperatura entre la pared del motor y el gas. En este estudio, se desarrolló un banco de pruebas de cascada lineal de 2 pasajes simplificado para la investigación de transferencia de calor en la punta a alta velocidad. Se presentan tanto el método de diseño como el rendimiento del banco. A diferencia del método de diseño existente para igualar la carga de la pala bidimensional, este estudio muestra que hay otras flexibilidades de diseño, como el espacio de la punta de la pala, el ajuste del tablero trasero y el ajuste del perfil, para igualar las estructuras de flujo OTL tridimensional periódicas. El método de diseño fue validado mediante esfuerzos experimentales. Se informa sobre la distribución del coeficiente de transferencia de calor en la punta de alta resolución en condiciones estacionarias y rotativas (Número de Mach rotativo = 0.35). El modelo de prueba ampliado puede ofrecer una resolución mucho mejor de la medición óptica cerca de la región de la punta.