Efecto y Mecanismo de la Rugosidad en el Rendimiento de un Compresor de Flujo Axial de Cinco Etapas
Autores: Chen, Yan; Gao, Chunxiang; Chu, Wuli
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Efecto y Mecanismo de la Rugosidad en el Rendimiento de un Compresor de Flujo Axial de Cinco Etapas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estudio
Rugosidad de la superficie de la pala
Rendimiento del compresor
Simulación numérica
Degradación del rendimiento
Pala del rotor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Para prolongar la vida útil de los compresores axiales multietapa, es cada vez más importante estudiar la influencia de la rugosidad de la superficie de las palas en el rendimiento del compresor. En este artículo, se seleccionó un compresor axial de cinco etapas de un motor a reacción real como objeto de estudio, y se utilizó un modelo de rugosidad equivalente de grava para modelar la rugosidad basado en datos medidos de la rugosidad de la superficie de las palas. Además, se estudió el impacto de la rugosidad de la superficie de las palas en el rendimiento a la velocidad de rotación de diseño mediante simulación numérica tridimensional completa, y se discutió el mecanismo de variación del rendimiento causado por la rugosidad en combinación con análisis cuantitativos y de campo de flujo. Los resultados muestran que, cuando la rugosidad de la superficie de todas las palas aumenta, la eficiencia total máxima disminuye aproximadamente un 0.4%, el flujo másico de bloqueo disminuye aproximadamente un 0.3%, y el rango de trabajo estable cambia poco. Cuando la rugosidad de la superficie de todas las palas del rotor aumenta, la disminución del rendimiento es similar a la de todas las palas del rotor y del estator, y la variación en la rugosidad de las palas del estator tiene poco efecto en el rendimiento del compresor. En cuanto a la variación en la rugosidad, el rendimiento de la etapa posterior es más sensible que el de la etapa anterior, y la disminución en el rendimiento de la quinta etapa contribuye más a la degradación total del rendimiento del compresor. Una vez que la rugosidad de la superficie de la pala del rotor de la quinta etapa aumenta, el flujo en el medio de la pala del rotor se deteriora y el rendimiento de la etapa disminuye de manera evidente, lo que es la principal razón de la disminución del rendimiento general.
Descripción
Para prolongar la vida útil de los compresores axiales multietapa, es cada vez más importante estudiar la influencia de la rugosidad de la superficie de las palas en el rendimiento del compresor. En este artículo, se seleccionó un compresor axial de cinco etapas de un motor a reacción real como objeto de estudio, y se utilizó un modelo de rugosidad equivalente de grava para modelar la rugosidad basado en datos medidos de la rugosidad de la superficie de las palas. Además, se estudió el impacto de la rugosidad de la superficie de las palas en el rendimiento a la velocidad de rotación de diseño mediante simulación numérica tridimensional completa, y se discutió el mecanismo de variación del rendimiento causado por la rugosidad en combinación con análisis cuantitativos y de campo de flujo. Los resultados muestran que, cuando la rugosidad de la superficie de todas las palas aumenta, la eficiencia total máxima disminuye aproximadamente un 0.4%, el flujo másico de bloqueo disminuye aproximadamente un 0.3%, y el rango de trabajo estable cambia poco. Cuando la rugosidad de la superficie de todas las palas del rotor aumenta, la disminución del rendimiento es similar a la de todas las palas del rotor y del estator, y la variación en la rugosidad de las palas del estator tiene poco efecto en el rendimiento del compresor. En cuanto a la variación en la rugosidad, el rendimiento de la etapa posterior es más sensible que el de la etapa anterior, y la disminución en el rendimiento de la quinta etapa contribuye más a la degradación total del rendimiento del compresor. Una vez que la rugosidad de la superficie de la pala del rotor de la quinta etapa aumenta, el flujo en el medio de la pala del rotor se deteriora y el rendimiento de la etapa disminuye de manera evidente, lo que es la principal razón de la disminución del rendimiento general.