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Comparación de técnicas para la estimación de parámetros de flujo de la turbulencia de entrada de ventilador a partir de datos ruidosos de hilo caliente

Autores: Caldas, Luciano; Kissner, Carolin; Behn, Maximilian; Tapken, Ulf; Meyer, Robert

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Comparación de técnicas para la estimación de parámetros de flujo de la turbulencia de entrada de ventilador a partir de datos ruidosos de hilo caliente


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Parámetros de turbulencia
Escala de longitud integral
Intensidad de turbulencia
Mediciones con hilo caliente
Técnicas de procesamiento de señales
Dinámica de fluidos computacional

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los parámetros de turbulencia, en particular la escala de longitud integral (ILS) y la intensidad de turbulencia (Tu), son parámetros clave para diversas aplicaciones en aerodinámica y aeroacústica. La estimación de estos parámetros se realiza típicamente utilizando datos obtenidos a través de mediciones con hilo caliente. Por un lado, las mediciones con hilo caliente se ven afectadas por perturbaciones externas que resultan en un aumento del ruido de medición. Por otro lado, los estimadores de parámetros de turbulencia comúnmente aplicados carecen de robustez. Si no se abordan correctamente, ambos problemas pueden obstaculizar la precisión de la estimación de los parámetros de turbulencia. En este artículo, se presenta un procedimiento que consiste en varios pasos de procesamiento de señales para filtrar las perturbaciones no relacionadas con la turbulencia de los datos de velocidad no estacionarios. Las técnicas de procesamiento de señales comprenden enfoques en el dominio del tiempo y de la frecuencia. Para la estimación de parámetros de turbulencia, se ajustan dos modelos diferentes de los espectros de turbulencia: el modelo de von Kármán y el modelo de Bullen, para que coincidan con el espectro de los datos medidos. Se comparan los resultados de varias técnicas de estimación de parámetros. Se utilizan datos de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para validar las técnicas de estimación y también para evaluar la influencia de la variación en el tamaño de la ventana sobre los parámetros estimados. Además, se analizan datos de hilo caliente de un banco de pruebas de ventilador de alta velocidad. Se evalúan ILS y Tu en varias posiciones radiales para dos velocidades de ventilador. Se encuentra que la mayoría de las técnicas producen valores similares para ILS y Tu. La comparación de los espectros ajustados con los espectros de los datos medidos muestra un buen acuerdo en la mayoría de los casos, siempre que se aplique una resolución de frecuencia suficientemente fina. La relación de ILS y Tu de los componentes de velocidad en dirección longitudinal y transversal permite la evaluación de la isotropía del flujo. Los resultados indican que la turbulencia es anisotrópica para los campos de flujo investigados.

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