Efectos de Masa Añadida en un Rodete de Turbina Francis con Cavitación en las Palas Adyacentes
Autores: Huang, Xingxing; Escaler, Xavier
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Efectos de Masa Añadida en un Rodete de Turbina Francis con Cavitación en las Palas Adyacentes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Seguro
Diseño estructural
Rodete de turbina Francis
Efectos de masa añadida
Cavitación
Interacción fluido-estructura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Para tener un diseño estructural seguro, es necesario realizar un análisis del comportamiento dinámico de un rodete de turbina Francis considerando los efectos de masa añadida del agua circundante durante la fase de diseño. Tanto en el diseño como en las operaciones fuera de diseño, pueden aparecer formas a gran escala de cavitación adherida en las palas del rodete y pueden cambiar los efectos de masa añadida del fluido circundante en relación con un solo dominio de agua. En consecuencia, se ha llevado a cabo una investigación numérica de la respuesta modal de un rodete Francis reproduciendo la presencia de varios tamaños de cavitación en el borde de ataque (LEC) y cavitación en el borde de salida (TEC). El problema de interacción fluido-estructura se ha resuelto mediante un método de acoplamiento acústico-estructural. Los efectos de masa añadida calculados con cavitación se han comparado con los correspondientes a la condición de agua pura sin cavitación. En primer lugar, se ha investigado una sola pala para evaluar el nivel de significancia de las formas y dimensiones de cavidad propuestas. Posteriormente, basándose en los resultados obtenidos, se ha considerado la estructura completa del rodete, teniendo en cuenta formas y ubicaciones de cavidad similares. Los resultados demuestran que se inducen efectos significativos de masa añadida en todo el rodete por la cavitación adherida que aumentan las frecuencias naturales de los primeros modos. Además, los efectos de masa añadida aumentan con el tamaño de la cavidad y la amplitud de la deformación de la pala debajo de la cavidad.
Descripción
Para tener un diseño estructural seguro, es necesario realizar un análisis del comportamiento dinámico de un rodete de turbina Francis considerando los efectos de masa añadida del agua circundante durante la fase de diseño. Tanto en el diseño como en las operaciones fuera de diseño, pueden aparecer formas a gran escala de cavitación adherida en las palas del rodete y pueden cambiar los efectos de masa añadida del fluido circundante en relación con un solo dominio de agua. En consecuencia, se ha llevado a cabo una investigación numérica de la respuesta modal de un rodete Francis reproduciendo la presencia de varios tamaños de cavitación en el borde de ataque (LEC) y cavitación en el borde de salida (TEC). El problema de interacción fluido-estructura se ha resuelto mediante un método de acoplamiento acústico-estructural. Los efectos de masa añadida calculados con cavitación se han comparado con los correspondientes a la condición de agua pura sin cavitación. En primer lugar, se ha investigado una sola pala para evaluar el nivel de significancia de las formas y dimensiones de cavidad propuestas. Posteriormente, basándose en los resultados obtenidos, se ha considerado la estructura completa del rodete, teniendo en cuenta formas y ubicaciones de cavidad similares. Los resultados demuestran que se inducen efectos significativos de masa añadida en todo el rodete por la cavitación adherida que aumentan las frecuencias naturales de los primeros modos. Además, los efectos de masa añadida aumentan con el tamaño de la cavidad y la amplitud de la deformación de la pala debajo de la cavidad.