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Rendimiento de enfriamiento por película y método de superposición de una paleta de turbina real en alta turbulencia de flujo libre

Autores: Chu, Peng; Sui, Yongfeng; Dai, Bin; Lan, Jibing; Shao, Wenyang; Xue, Binbin; Xu, Xiliang; Feng, Zhenping

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Rendimiento de enfriamiento por película y método de superposición de una paleta de turbina real en alta turbulencia de flujo libre


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Rendimiento de enfriamiento por película
Relación de soplado
Métodos de predicción numérica
Intensidad de turbulencia
Superficie de succión
Pintura sensible a la presión

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 27

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio tiene como objetivo mejorar la comprensión del rendimiento del enfriamiento por película en una paleta de turbina real, investigando los factores que influyen y desarrollando métodos de predicción numérica más precisos. Se realizaron pruebas con pintura sensible a la presión (PSP) y simulaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS). Los hallazgos indican que la relación de soplado del diseño actual de los orificios S1 (0.89) es demasiado alta, lo que resulta en una baja efectividad del enfriamiento por película. Sin embargo, las relaciones de soplado de los orificios P3 (0.78) y P4 (0.69) son relativamente bajas, lo que sugiere que aumentar el flujo de refrigerante podría mejorar la efectividad del enfriamiento por película. No se recomienda diseñar una relación de soplado excesivamente baja en la superficie de succión, ya que esto puede llevar a una mala adherencia de la pared aguas abajo de los orificios de película. Un ligero aumento en la intensidad de turbulencia mejora el efecto de cobertura de la película, particularmente en la superficie de succión. Además, se propone un nuevo método de superposición para orificios de enfriamiento por película en forma de ventilador en una paleta de turbina real, que muestra una mejor concordancia con los datos experimentales. En comparación con los resultados experimentales, las predicciones numéricas tienden a subestimar la efectividad del enfriamiento por película con los modelos de turbulencia basados en k examinados y los modelos de turbulencia de tensión de Reynolds, mientras que el SST demuestra una precisión relativamente mayor debido a su formulación híbrida k-/k- que resuelve mejor la física cerca de la pared y los flujos de separación característicos de las configuraciones de enfriamiento de turbinas. Este estudio contribuye al avance del análisis térmico y diseño de palas de turbina en aplicaciones de ingeniería.

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