Flujo estrangulado en orificios calibrados para aplicaciones de potencia hidráulica de fluidos
Autores: Rundo, Massimo; Fresia, Paola; Conte, Carmine; Casoli, Paolo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Flujo estrangulado en orificios calibrados para aplicaciones de potencia hidráulica de fluidos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Caudal
Caída de presión
Resistencia hidráulica
Cavitación
Orificios
Dinámica de fluidos computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La tasa de flujo a través de la resistencia hidráulica aumenta con la caída de presión a través de ella, pero esta correlación ya no es válida en condiciones de cavitación. Este estudio investiga el flujo estrangulado en orificios calibrados de rosca, ampliamente utilizados para el control y amortiguación en componentes de energía fluida. Se llevó a cabo una campaña experimental en orificios con diámetros que varían de 1 a 0.4 mm a diversas presiones aguas arriba utilizando aceite hidráulico. Se desarrolló y validó un modelo de dinámica de fluidos computacional (CFD) contra experimentos, y luego se utilizó para analizar los efectos de parámetros geométricos como chaflanes en los bordes, alojamientos para llaves hexagonales y la relación longitud-diámetro. A partir de los resultados de CFD, se derivó una correlación analítica entre la tasa de flujo y la caída de presión, incorporando efectos de saturación del flujo. El estudio reveló que bajo condiciones de saturación, la tasa de flujo se ve en gran medida afectada por la geometría, excepto en el caso ideal de un orificio con borde perfectamente afilado, que rara vez se encuentra. Incluso chaflanes mínimos de unos pocos centésimos de milímetro hacen que el restrictor sea no ideal. La correlación derivada puede integrarse en modelos de parámetros concentrados de componentes de energía fluida para tener en cuenta el flujo estrangulado.
Descripción
La tasa de flujo a través de la resistencia hidráulica aumenta con la caída de presión a través de ella, pero esta correlación ya no es válida en condiciones de cavitación. Este estudio investiga el flujo estrangulado en orificios calibrados de rosca, ampliamente utilizados para el control y amortiguación en componentes de energía fluida. Se llevó a cabo una campaña experimental en orificios con diámetros que varían de 1 a 0.4 mm a diversas presiones aguas arriba utilizando aceite hidráulico. Se desarrolló y validó un modelo de dinámica de fluidos computacional (CFD) contra experimentos, y luego se utilizó para analizar los efectos de parámetros geométricos como chaflanes en los bordes, alojamientos para llaves hexagonales y la relación longitud-diámetro. A partir de los resultados de CFD, se derivó una correlación analítica entre la tasa de flujo y la caída de presión, incorporando efectos de saturación del flujo. El estudio reveló que bajo condiciones de saturación, la tasa de flujo se ve en gran medida afectada por la geometría, excepto en el caso ideal de un orificio con borde perfectamente afilado, que rara vez se encuentra. Incluso chaflanes mínimos de unos pocos centésimos de milímetro hacen que el restrictor sea no ideal. La correlación derivada puede integrarse en modelos de parámetros concentrados de componentes de energía fluida para tener en cuenta el flujo estrangulado.