logo móvil
Contáctanos

Transferencia de Calor Inducida por Flotabilidad dentro de los Rotores de Compresores: Resumen de Modelos Teóricos

Autores: Owen, J. Michael; Tang, Hui; Lock, Gary D.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2018

Descargar PDF

Acceso abierto

Artículo científico
2018

Transferencia de Calor Inducida por Flotabilidad dentro de los Rotores de Compresores: Resumen de Modelos Teóricos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Presiones
Compresores de turbina de gas
Holgura de las palas
Temperatura
Tensión
Dinámica de fluidos computacional

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 15

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las presiones crecientes en los compresores de turbinas de gas, particularmente en motores aéreos donde las relaciones de presión pueden ser superiores a 50:1, requieren palas de compresor más pequeñas y un enfoque creciente en el control de la holgura de las palas. La holgura de la pala depende del crecimiento radial de los discos del compresor, que a su vez depende de la temperatura y el estrés en los discos. Dado que el flujo dentro de las cavidades del disco es impulsado por la flotabilidad, el cálculo de la temperatura del disco es un problema conjugado: la transferencia de calor desde el disco está acoplada con la temperatura del aire dentro de la cavidad. El flujo dentro de la cavidad es tridimensional, no estacionario e inestable, por lo que la dinámica de fluidos computacional no solo es costosa y consume tiempo, sino que también es incapaz de lograr soluciones precisas en los altos números de Grashof que se encuentran en los compresores modernos. Muchos diseñadores se basan en ecuaciones empíricas basadas en modelos físicos inapropiados, y recientemente los autores han producido una serie de artículos sobre modelado teórico basado en la física de la transferencia de calor inducida por flotabilidad en las cavidades rotativas que se encuentran dentro de los rotores de compresores. Las predicciones de estos modelos, todos los cuales son para flujo laminar, han sido validadas utilizando mediciones realizadas en bancos de pruebas de compresores abiertos y cerrados para una variedad de parámetros de flujo representativos de los que se encuentran dentro de los rotores de compresores. (El hecho de que los modelos de flotabilidad laminar se puedan utilizar para grandes números de Grashof (hasta ), donde la mayoría de los ingenieros esperan que el flujo sea turbulento, se atribuye a las grandes aceleraciones de Coriolis en el núcleo del fluido y al hecho de que solo hay una pequeña diferencia entre la velocidad de rotación del núcleo y la de los discos). Se analizaron hasta 223 pruebas separadas en la validación de los modelos, y se logró un buen acuerdo entre las predicciones y las mediciones en la mayoría de estos casos. Este artículo de revisión ha recopilado las ecuaciones de estos artículos, que deberían ser útiles para diseñadores y trabajadores de investigación. El artículo también señala las limitaciones de los modelos, todos los cuales son para flujo estacionario, y muestra dónde se necesita más evidencia experimental.

Otros recursos que podrían interesarte

Temas Virtualpro