Evaluación de la Erosión por Cavitación Utilizando un Enfoque Combinado Numérico y Experimental
Autores: Sedlá, Milan; Koutný, Alois; Krátký, Tomá; Komárek, Martin; Fulín, Martin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Evaluación de la Erosión por Cavitación Utilizando un Enfoque Combinado Numérico y Experimental
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Daño por cavitación
Máquinas hidrodinámicas
Componentes hidráulicos
Dinámica de fluidos computacional
Pruebas de erosión por cavitación
Efectos erosivos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo tiene como objetivo evaluar numéricamente el daño por cavitación en máquinas hidrodinámicas y componentes hidráulicos, así como su desarrollo en el tiempo, basado en pruebas de erosión por cavitación con muestras de materiales usados. La parte teórica de este artículo se dedica a la simulación numérica de flujo multifásico no estacionario mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) y a la predicción de los efectos erosivos de los colapsos de burbujas de cavitación en las proximidades de superficies sólidas. Se resuelven las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (URANS) no estacionarias y compresibles junto con el modelo de cavitación de Zwart. Para describir los colapsos destructivos de burbujas de vapor, se aplica la modelización de la dinámica de burbujas de cavitación a lo largo de líneas de corriente o trayectorias seleccionadas. Por lo tanto, se utiliza el enfoque híbrido Euler-Lagrange con acoplamiento unidireccional y la ecuación completa de Rayleigh-Plesset (R-P). Este artículo también describe el aparato experimental con un disco rotatorio utilizado para alcanzar cavitación hidrodinámica genuina y condiciones similares a las de las máquinas hidrodinámicas. Las simulaciones se comparan con los datos experimentales obtenidos, con buena concordancia. La metodología propuesta permite la aplicación de los resultados de las pruebas de erosión a la geometría real de las máquinas hidráulicas y predecir de manera confiable las ubicaciones y la magnitud de la erosión por cavitación, para seleccionar materiales o tratamientos de materiales apropiados para las partes en peligro.
Descripción
Este artículo tiene como objetivo evaluar numéricamente el daño por cavitación en máquinas hidrodinámicas y componentes hidráulicos, así como su desarrollo en el tiempo, basado en pruebas de erosión por cavitación con muestras de materiales usados. La parte teórica de este artículo se dedica a la simulación numérica de flujo multifásico no estacionario mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) y a la predicción de los efectos erosivos de los colapsos de burbujas de cavitación en las proximidades de superficies sólidas. Se resuelven las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (URANS) no estacionarias y compresibles junto con el modelo de cavitación de Zwart. Para describir los colapsos destructivos de burbujas de vapor, se aplica la modelización de la dinámica de burbujas de cavitación a lo largo de líneas de corriente o trayectorias seleccionadas. Por lo tanto, se utiliza el enfoque híbrido Euler-Lagrange con acoplamiento unidireccional y la ecuación completa de Rayleigh-Plesset (R-P). Este artículo también describe el aparato experimental con un disco rotatorio utilizado para alcanzar cavitación hidrodinámica genuina y condiciones similares a las de las máquinas hidrodinámicas. Las simulaciones se comparan con los datos experimentales obtenidos, con buena concordancia. La metodología propuesta permite la aplicación de los resultados de las pruebas de erosión a la geometría real de las máquinas hidráulicas y predecir de manera confiable las ubicaciones y la magnitud de la erosión por cavitación, para seleccionar materiales o tratamientos de materiales apropiados para las partes en peligro.