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Investigación Paramétrica y Característica Aerodinámica de un Compresor Transónico de Dos Etapas para un Motor de Ciclo Combinado Basado en Turbina

Autores: Shi, Hengtao

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Investigación Paramétrica y Característica Aerodinámica de un Compresor Transónico de Dos Etapas para un Motor de Ciclo Combinado Basado en Turbina


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Optimización paramétrica
Compresor transónico
Motor de ciclo combinado basado en turbinas
Software de CFD
Análisis de flujo
Análisis aerodinámico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento investiga la optimización paramétrica de un compresor transónico de dos etapas que tiene un gran bypass de aire a velocidad de rotación parcial, de acuerdo con el análisis de flujo para un motor de ciclo combinado basado en turbinas (TBCC). Para obtener un empuje adecuado, se requiere que el compresor transónico de entrada de la parte de turbofan del TBCC tenga un rango de velocidad de rotación corregido más amplio y una mayor tasa de flujo másico a baja velocidad de rotación, lo cual es diferente de un compresor transónico típico. Se introducen los parámetros de diseño de palas unidimensionales y la trayectoria de flujo del compresor transónico de dos etapas de referencia. Con el software CFD ampliamente utilizado Numeca, se analizan los campos de flujo tridimensionales del compresor transónico de referencia y los efectos de la trayectoria de flujo entre la Etapa 1 y la Etapa 2 sobre la tasa de flujo másico de entrada para indicar la dirección de mejora futura. Para la velocidad de diseño ( = 1.0), para mejorar la eficiencia en el punto de diseño, se lleva a cabo una investigación paramétrica en el Rotor 2 para optimizar la estructura y la fuerza del choque, lo que resulta en una mayor eficiencia en el punto de diseño debido a la reducción de la pérdida por choque del Rotor 2. Para velocidad parcial ( = 0.8 y 0.7), dado que el análisis del campo de flujo indica que el bloqueo de flujo en S1 limita toda la tasa de flujo másico, el rediseño paramétrico del estator S1 tiene como objetivo obtener un aumento en el ancho de la garganta de la pala para mejorar la capacidad de flujo de S1. La simulación confirma el aumento en la tasa de flujo másico y la eficiencia a velocidad parcial debido a la reducción del bloqueo de flujo y las pérdidas viscosas relacionadas. El análisis aerodinámico en puntos de operación representativos indica que las modificaciones de R2 y S1 conducen a una mejora aerodinámica evidente en todas las velocidades de rotación ( = 1.0 a 0.7), manteniendo un margen de pérdida suficiente.

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