Características de enfriamiento de un chorro de pared para suprimir el efecto de flujo cruzado bajo condiciones de transferencia de calor conjugada
Autores: Deng, Qinghua; Wang, Huihui; He, Wei; Feng, Zhenping
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Características de enfriamiento de un chorro de pared para suprimir el efecto de flujo cruzado bajo condiciones de transferencia de calor conjugada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Biselado
Palas de turbina de gas
Estructura de enfriamiento interno
Enfriamiento por chorro de pared
Simulaciones RANS
Efectividad de enfriamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
El borde de ataque es la parte crítica de una pala de turbina de gas y a menudo está insuficientemente refrigerado debido al efecto adverso del flujo cruzado en la cámara de refrigeración. Una nueva estructura de refrigeración interna, la refrigeración por chorro de pared, puede suprimir el efecto del flujo cruzado al cambiar la dirección del flujo del refrigerante. En este artículo, se investigan las características de transferencia de calor conjugada y aerodinámicas de las palas con tres estructuras de refrigeración interna diferentes, incluyendo la refrigeración por impacto con una sola fila de chorros, la refrigeración por remolino y la refrigeración por chorro de pared, a través de simulaciones RANS. Los resultados muestran que la refrigeración por chorro de pared combina las ventajas de la refrigeración por impacto y la refrigeración por remolino, y tiene una efectividad de refrigeración general promedio lateralmente entre un 19% y un 54% más alta que los métodos convencionales en diferentes posiciones del lado de succión. En la pala con refrigeración por chorro de pared, el refrigerante usado en el borde de ataque se extrae a través de los canales aguas abajo para que el chorro pueda impactar con precisión en la superficie objetivo sin mezclarse innecesariamente, y la alta turbulencia generada por el vórtice de separación aumenta la intensidad de la transferencia de calor. La fuerza de Coriolis induce al aire refrigerante a adherirse a la superficie interna del lado de presión, evitando que el chorro abandone la superficie objetivo. Los canales de refrigeración paralelos eliminan el efecto común del flujo cruzado y hacen que la distribución del flujo de los orificios sea más uniforme. La salida del borde de salida reduce la presión de toda la estructura de refrigeración a un nivel bajo, lo que significa menos penalización en la producción de potencia y la eficiencia del motor.
Descripción
El borde de ataque es la parte crítica de una pala de turbina de gas y a menudo está insuficientemente refrigerado debido al efecto adverso del flujo cruzado en la cámara de refrigeración. Una nueva estructura de refrigeración interna, la refrigeración por chorro de pared, puede suprimir el efecto del flujo cruzado al cambiar la dirección del flujo del refrigerante. En este artículo, se investigan las características de transferencia de calor conjugada y aerodinámicas de las palas con tres estructuras de refrigeración interna diferentes, incluyendo la refrigeración por impacto con una sola fila de chorros, la refrigeración por remolino y la refrigeración por chorro de pared, a través de simulaciones RANS. Los resultados muestran que la refrigeración por chorro de pared combina las ventajas de la refrigeración por impacto y la refrigeración por remolino, y tiene una efectividad de refrigeración general promedio lateralmente entre un 19% y un 54% más alta que los métodos convencionales en diferentes posiciones del lado de succión. En la pala con refrigeración por chorro de pared, el refrigerante usado en el borde de ataque se extrae a través de los canales aguas abajo para que el chorro pueda impactar con precisión en la superficie objetivo sin mezclarse innecesariamente, y la alta turbulencia generada por el vórtice de separación aumenta la intensidad de la transferencia de calor. La fuerza de Coriolis induce al aire refrigerante a adherirse a la superficie interna del lado de presión, evitando que el chorro abandone la superficie objetivo. Los canales de refrigeración paralelos eliminan el efecto común del flujo cruzado y hacen que la distribución del flujo de los orificios sea más uniforme. La salida del borde de salida reduce la presión de toda la estructura de refrigeración a un nivel bajo, lo que significa menos penalización en la producción de potencia y la eficiencia del motor.