Estudio numérico sobre el control de la separación en las esquinas para una cascada de compresores a través de ribetes en forma de espina de arenque biónicos
Autores: Zhang, Peng; Cheng, Rixin; Li, Yonghong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio numérico sobre el control de la separación en las esquinas para una cascada de compresores a través de ribetes en forma de espina de arenque biónicos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Costillas en espiga
Mecanismo de control
Simulaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds
Separación en las esquinas
Pérdida total de presión
Coeficiente de presión estática
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Se aplican nervaduras biónicas en espiga para aliviar el flujo cerca de la pared final de la pala en una cascada de compresores lineales bajo un ángulo de incidencia de -4 grados a 6 grados con un número de Reynolds de 382,000. Las nervaduras en espiga se colocan en la pared final aguas arriba de la pala, y se realizan simulaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds para explorar sus efectos en la separación en las esquinas y el mecanismo de control. Los resultados muestran que las nervaduras en espiga pueden mejorar efectivamente la separación en las esquinas en el rango de operación estable, y el efecto de control se ve afectado por la altura de la nervadura y el ángulo de guiñada. La implementación de nervaduras en espiga con una altura de solo 0.08 veces el grosor de la capa límite y un ángulo de guiñada de 30 grados puede reducir la pérdida total de presión en hasta un 9.89% y aumentar el coeficiente de presión estática en un 12.27%. Los detalles del flujo indican que los vórtices de pequeña escala en los canales de las nervaduras pueden acumularse y formar un vórtice de gran escala de alta intensidad cerca de la parte inferior de la capa límite aguas abajo. En comparación con los generadores de vórtices tradicionales, las nervaduras en espiga inducen un vórtice más cerca de la pared debido a su menor tamaño, lo que puede reducir el daño de un vórtice inducido al flujo principal y mejorar su control sobre la parte inferior de la capa límite, reduciendo así efectivamente las pérdidas adicionales. El vórtice inducido mejora la mezcla e inyecta energía cinética en el fluido de baja energía, inhibiendo así la migración transversal del fluido de baja energía en la capa límite de la pared final, retrasando la formación del vórtice separador, suprimiendo aún más el desarrollo de la separación en las esquinas y mejorando el rendimiento aerodinámico de la cascada.
Descripción
Se aplican nervaduras biónicas en espiga para aliviar el flujo cerca de la pared final de la pala en una cascada de compresores lineales bajo un ángulo de incidencia de -4 grados a 6 grados con un número de Reynolds de 382,000. Las nervaduras en espiga se colocan en la pared final aguas arriba de la pala, y se realizan simulaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds para explorar sus efectos en la separación en las esquinas y el mecanismo de control. Los resultados muestran que las nervaduras en espiga pueden mejorar efectivamente la separación en las esquinas en el rango de operación estable, y el efecto de control se ve afectado por la altura de la nervadura y el ángulo de guiñada. La implementación de nervaduras en espiga con una altura de solo 0.08 veces el grosor de la capa límite y un ángulo de guiñada de 30 grados puede reducir la pérdida total de presión en hasta un 9.89% y aumentar el coeficiente de presión estática en un 12.27%. Los detalles del flujo indican que los vórtices de pequeña escala en los canales de las nervaduras pueden acumularse y formar un vórtice de gran escala de alta intensidad cerca de la parte inferior de la capa límite aguas abajo. En comparación con los generadores de vórtices tradicionales, las nervaduras en espiga inducen un vórtice más cerca de la pared debido a su menor tamaño, lo que puede reducir el daño de un vórtice inducido al flujo principal y mejorar su control sobre la parte inferior de la capa límite, reduciendo así efectivamente las pérdidas adicionales. El vórtice inducido mejora la mezcla e inyecta energía cinética en el fluido de baja energía, inhibiendo así la migración transversal del fluido de baja energía en la capa límite de la pared final, retrasando la formación del vórtice separador, suprimiendo aún más el desarrollo de la separación en las esquinas y mejorando el rendimiento aerodinámico de la cascada.