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ARES: Un código de línea media para el diseño de bombas de flujo axial de chorro de agua de entrada dinámica fuera de borda

Autores: Avanzi, Filippo; De Vanna, Francesco; Magrini, Andrea; Benini, Ernesto

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

ARES: Un código de línea media para el diseño de bombas de flujo axial de chorro de agua de entrada dinámica fuera de borda


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Solucionador
Bomba de flujo axial
Canal meridional
Correlaciones empíricas
Pérdidas
Precisión de predicción

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Presentamos el solucionador ARES: Equilibrio Radial de Bomba de Flujo Axial a través de Líneas de Corriente. El código implementa un método de línea media, aplicando la conservación del momento de flujo y la continuidad a través de un conjunto de líneas de corriente discretas en el canal meridional de la bomba de flujo axial. Los efectos de flujo real se modelan con correlaciones empíricas, incluyendo desviaciones fuera de diseño y pérdidas debido a la forma del perfil, flujos secundarios, fugas en el extremo y la capa límite de la pared final (EWBL). Inspirada en métodos de ventiladores y compresores aeronáuticos, esta implementación está específicamente diseñada para el análisis del Waterjet de Entrada Dinámica Externa (ODW), la última innovación derivada de motores aéreos en ingeniería marina. Para asegurar la aplicación confiable de ARES en los diseños sistemáticos de bombas ODW, la presente investigación se centra en la precisión de las predicciones. Se comparan estadísticas globales y locales entre estimaciones numéricas y mediciones disponibles de tres casos de prueba: dos rotores simples y una configuración de waterjet rotor-estator. En tasas de flujo másico cercanas al punto de diseño, la eficiencia hidráulica se predice con una discrepancia del 1% respecto a las pruebas. De manera diferente, a medida que aumenta el coeficiente de flujo, la precisión de la predicción de pérdidas se degrada, incrementando el error en las estimaciones fuera de diseño. Las distribuciones de velocidad y presión en el plano de la pala muestran una buena alineación con los experimentos cerca del medio del plano, especialmente en la salida del rotor, mientras que la dinámica compleja de la capa límite de la pared final es difícilmente recuperada por la presente implementación.

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