Efecto del Tamaño en las Características Energéticas de la Bomba de Flujo Axial Basado en la Teoría de Producción de Entropía
Autores: Wang, Hongliang; Wu, Xiaofeng; Xu, Xiao; Bian, Suhao; Meng, Fan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Efecto del Tamaño en las Características Energéticas de la Bomba de Flujo Axial Basado en la Teoría de Producción de Entropía
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Investigar
Efecto de tamaño
Características de energía
Bombas de flujo axial
Teoría de generación de entropía
Eficiencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Para investigar el efecto del tamaño en las características energéticas de las bombas de flujo axial, este estudio escaló el tamaño del modelo original basado en el principio de similitud de altura, resultando en cuatro esquemas de tamaño (los esquemas 2-4 corresponden a 3, 5 y 10 veces el tamaño del esquema 1, respectivamente). Al resolver las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds no estacionarias (URANS) con el modelo de turbulencia k-omega de transporte de tensión de cizallamiento (SST), se predijeron los parámetros característicos externos y las estructuras del campo de flujo interno. Además, se analizó la distribución espacial de las pérdidas hidráulicas internas utilizando la teoría de generación de entropía. Los resultados revelaron tres hallazgos clave: (1) la eficiencia de las bombas de flujo axial mejora significativamente con el aumento de la relación de tamaño, siendo el esquema 4 el que muestra un aumento del 6.1% en eficiencia en comparación con el esquema 1; (2) a medida que aumenta la relación de tamaño, los coeficientes de producción de entropía de todos los componentes hidráulicos disminuyen, con el impulsor y las palas guía en el esquema 4 mostrando reducciones del 55.1% y 56.5%, respectivamente, en comparación con el esquema 1; (3) las regiones de alto coeficiente de generación de entropía en el impulsor y las palas guía se concentran principalmente cerca del borde, con su área disminuyendo a medida que aumenta la relación de tamaño. Específicamente, los coeficientes de producción de entropía en el borde del impulsor y las palas guía en el esquema 4 disminuyeron en un 84.85% y un 58.2%, respectivamente, en comparación con el esquema 1. Estos hallazgos proporcionan valiosos conocimientos para la selección y optimización de bombas de flujo axial en aplicaciones como el trasvase de agua entre regiones, el riego agrícola y los sistemas de drenaje urbano.
Descripción
Para investigar el efecto del tamaño en las características energéticas de las bombas de flujo axial, este estudio escaló el tamaño del modelo original basado en el principio de similitud de altura, resultando en cuatro esquemas de tamaño (los esquemas 2-4 corresponden a 3, 5 y 10 veces el tamaño del esquema 1, respectivamente). Al resolver las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds no estacionarias (URANS) con el modelo de turbulencia k-omega de transporte de tensión de cizallamiento (SST), se predijeron los parámetros característicos externos y las estructuras del campo de flujo interno. Además, se analizó la distribución espacial de las pérdidas hidráulicas internas utilizando la teoría de generación de entropía. Los resultados revelaron tres hallazgos clave: (1) la eficiencia de las bombas de flujo axial mejora significativamente con el aumento de la relación de tamaño, siendo el esquema 4 el que muestra un aumento del 6.1% en eficiencia en comparación con el esquema 1; (2) a medida que aumenta la relación de tamaño, los coeficientes de producción de entropía de todos los componentes hidráulicos disminuyen, con el impulsor y las palas guía en el esquema 4 mostrando reducciones del 55.1% y 56.5%, respectivamente, en comparación con el esquema 1; (3) las regiones de alto coeficiente de generación de entropía en el impulsor y las palas guía se concentran principalmente cerca del borde, con su área disminuyendo a medida que aumenta la relación de tamaño. Específicamente, los coeficientes de producción de entropía en el borde del impulsor y las palas guía en el esquema 4 disminuyeron en un 84.85% y un 58.2%, respectivamente, en comparación con el esquema 1. Estos hallazgos proporcionan valiosos conocimientos para la selección y optimización de bombas de flujo axial en aplicaciones como el trasvase de agua entre regiones, el riego agrícola y los sistemas de drenaje urbano.