La Formación de un Par de Vórtices en Contrarrotación y la Naturaleza del Despegue-Readhesión en el Flujo de Enfriamiento por Película
Autores: Li, Hao Ming; Ghaly, Wahid; Hassan, Ibrahim
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2016
Acceso abierto
Artículo científico
2016
La Formación de un Par de Vórtices en Contrarrotación y la Naturaleza del Despegue-Readhesión en el Flujo de Enfriamiento por Película
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Par de vórtices en contrarrotación
Capa de cizallamiento entre el chorro y el flujo principal
Capa límite dentro del tubo
Vórtices dentro del tubo
Fenómeno de despegue-reatachamiento
Flujo de enfriamiento por película
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Tradicionalmente, la formación del Par de Vórtices Contrarrotativos (CRVP) se ha atribuido a tres fuentes principales: la capa de cizallamiento entre el chorro y la corriente principal donde el chorro se encuentra con el flujo principal justo fuera del tubo, la capa límite dentro del tubo que se desarrolla a lo largo de la pared del tubo, y los vórtices dentro del tubo asociados con la vorticidad de la entrada del tubo; mientras que el fenómeno de despegue-reatachamiento que ocurre en el flujo principal a lo largo de la placa justo aguas abajo del chorro se ha asociado con la trayectoria del flujo del chorro. También se ha demostrado que la capa de cizallamiento entre el chorro y la corriente principal es la fuente dominante de formación del CRVP, donde la capa de cizallamiento se desintegra en anillos de vórtice que se deforman a medida que el chorro se desplaza aguas abajo, convirtiéndose en un par de CRVP que fluyen dentro del chorro y eventualmente giran en la dirección del flujo principal. Estos hallazgos tradicionales se evalúan cualitativa y cuantitativamente para el flujo de enfriamiento por película en turbinas de gas mediante la simulación numérica del flujo y la evaluación del grado en que los fenómenos de flujo tradicionales están ocurriendo, particularmente para el CRVP y para el despegue-reatachamiento del flujo. Con este fin, se utilizan tres casos de simulación de flujo; se les denomina 1-el caso base; 2-el caso de pared del tubo con deslizamiento libre (FSIT); y 3-el caso de flujo no estacionario. El caso base es un caso típico de enfriamiento por película. El caso FSIT se utiliza para evaluar la capa límite dentro del tubo. Los casos 1 y 2 se simulan utilizando las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS), mientras que el Caso 3 resuelve un modelo de Simulación de Vórtices Desprendidos (DES). Se concluye que disminuir la intensidad del CRVP, que es el caso de, por ejemplo, agujeros con forma, proporciona un alto rendimiento de enfriamiento, y el fenómeno de despegue-reatachamiento se encontró así fuertemente influenciado por la entrada causada por el CRVP, en lugar de la trayectoria del flujo del chorro. Estas interpretaciones de la física del flujo que son más relevantes para el flujo de enfriamiento de turbinas de gas son nuevas y proporcionan una guía basada en la física para diseñar nuevos esquemas de enfriamiento por película.
Descripción
Tradicionalmente, la formación del Par de Vórtices Contrarrotativos (CRVP) se ha atribuido a tres fuentes principales: la capa de cizallamiento entre el chorro y la corriente principal donde el chorro se encuentra con el flujo principal justo fuera del tubo, la capa límite dentro del tubo que se desarrolla a lo largo de la pared del tubo, y los vórtices dentro del tubo asociados con la vorticidad de la entrada del tubo; mientras que el fenómeno de despegue-reatachamiento que ocurre en el flujo principal a lo largo de la placa justo aguas abajo del chorro se ha asociado con la trayectoria del flujo del chorro. También se ha demostrado que la capa de cizallamiento entre el chorro y la corriente principal es la fuente dominante de formación del CRVP, donde la capa de cizallamiento se desintegra en anillos de vórtice que se deforman a medida que el chorro se desplaza aguas abajo, convirtiéndose en un par de CRVP que fluyen dentro del chorro y eventualmente giran en la dirección del flujo principal. Estos hallazgos tradicionales se evalúan cualitativa y cuantitativamente para el flujo de enfriamiento por película en turbinas de gas mediante la simulación numérica del flujo y la evaluación del grado en que los fenómenos de flujo tradicionales están ocurriendo, particularmente para el CRVP y para el despegue-reatachamiento del flujo. Con este fin, se utilizan tres casos de simulación de flujo; se les denomina 1-el caso base; 2-el caso de pared del tubo con deslizamiento libre (FSIT); y 3-el caso de flujo no estacionario. El caso base es un caso típico de enfriamiento por película. El caso FSIT se utiliza para evaluar la capa límite dentro del tubo. Los casos 1 y 2 se simulan utilizando las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS), mientras que el Caso 3 resuelve un modelo de Simulación de Vórtices Desprendidos (DES). Se concluye que disminuir la intensidad del CRVP, que es el caso de, por ejemplo, agujeros con forma, proporciona un alto rendimiento de enfriamiento, y el fenómeno de despegue-reatachamiento se encontró así fuertemente influenciado por la entrada causada por el CRVP, en lugar de la trayectoria del flujo del chorro. Estas interpretaciones de la física del flujo que son más relevantes para el flujo de enfriamiento de turbinas de gas son nuevas y proporcionan una guía basada en la física para diseñar nuevos esquemas de enfriamiento por película.