Análisis numérico de los efectos de las palas de estator acanaladas en una turbina radial que opera a altas relaciones de presión alcanzando el flujo estrangulado
Autores: Galindo, José; Tiseira, Andrés; Navarro, Roberto; Inhestern, Lukas Benjamin; Echavarría, Juan David
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis numérico de los efectos de las palas de estator acanaladas en una turbina radial que opera a altas relaciones de presión alcanzando el flujo estrangulado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Flujo
Palas del estator
Onda de choque
Eficiencia de la turbina
Ranuras
Simulaciones de CFD
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
El flujo a través de las palas del estator de una turbina de turboalimentador de geometría variable puede alcanzar condiciones supersónicas y genera una onda de choque en las palas del estator, lo que puede tener un impacto potencial en la pérdida de flujo, así como en la interacción aerodinámica no estable. La onda de choque causa un aumento repentino de presión y puede llevar a la separación de la frontera y una fuerte fuerza de excitación, además de la fluctuación de presión en las palas del rotor. Así, en este estudio, se ha modificado la superficie plana de las palas de una turbina de turboalimentador de geometría variable comercial para analizar los efectos de dos configuraciones de superficies estriadas utilizando simulaciones CFD. Los resultados revelan que las estrías cambian la eficiencia de la turbina, especialmente a mayor velocidad, donde el aumento en la eficiencia está entre 2% y 6% puntos. Además, la fluctuación de carga alrededor del borde de ataque del rotor puede ser reducida y minimizar los factores que comprometen la integridad de la turbina. Además, las estrías reducen el bolsillo supersónico desarrollado en el lado de succión de la pala y disminuyen la intensidad de la estela de choque. Al evaluar la efectividad del uso de la energía disponible en la turbina, por un lado, a menor velocidad, la fracción de energía en la entrada destinada a producir potencia no cambia significativamente con una superficie estriada en las palas del estator. Por otro lado, a mayor velocidad y mayor relación de presión con 5 estrías se produce el enfoque más efectivo de la máxima energía.
Descripción
El flujo a través de las palas del estator de una turbina de turboalimentador de geometría variable puede alcanzar condiciones supersónicas y genera una onda de choque en las palas del estator, lo que puede tener un impacto potencial en la pérdida de flujo, así como en la interacción aerodinámica no estable. La onda de choque causa un aumento repentino de presión y puede llevar a la separación de la frontera y una fuerte fuerza de excitación, además de la fluctuación de presión en las palas del rotor. Así, en este estudio, se ha modificado la superficie plana de las palas de una turbina de turboalimentador de geometría variable comercial para analizar los efectos de dos configuraciones de superficies estriadas utilizando simulaciones CFD. Los resultados revelan que las estrías cambian la eficiencia de la turbina, especialmente a mayor velocidad, donde el aumento en la eficiencia está entre 2% y 6% puntos. Además, la fluctuación de carga alrededor del borde de ataque del rotor puede ser reducida y minimizar los factores que comprometen la integridad de la turbina. Además, las estrías reducen el bolsillo supersónico desarrollado en el lado de succión de la pala y disminuyen la intensidad de la estela de choque. Al evaluar la efectividad del uso de la energía disponible en la turbina, por un lado, a menor velocidad, la fracción de energía en la entrada destinada a producir potencia no cambia significativamente con una superficie estriada en las palas del estator. Por otro lado, a mayor velocidad y mayor relación de presión con 5 estrías se produce el enfoque más efectivo de la máxima energía.