Una herramienta para el diseño de discos de turbomáquinas para un marco de diseño preliminar de motores aéreos
Autores: Kolias, Ioannis; Aretakis, Nikolaos; Alexiou, Alexios; Mathioudakis, Konstantinos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Una herramienta para el diseño de discos de turbomáquinas para un marco de diseño preliminar de motores aéreos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Turbinas de gas
Minimización del peso del disco
Restricciones de esfuerzo
Diseño mecánico
Esfuerzos térmicos
Marco de diseño de motores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Los discos en las turbinas de gas están optimizados para un peso mínimo, mientras se satisfacen tanto las restricciones de geometría como de estrés, con el fin de minimizar los costos de producción, operación y mantenimiento del motor. En el presente documento, se describe una herramienta para el diseño mecánico preliminar de discos de turbinas de gas. Se presenta una nueva formulación, donde la minimización del peso del disco se logra maximizando los esfuerzos desarrollados en el disco. Estos últimos se expresan en forma de márgenes de diseño y de ruptura adecuadamente definidos. Las capacidades computacionales de la herramienta desarrollada se demuestran a través de comparaciones con cálculos realizados con una herramienta de mayor fidelidad. Se demuestra la importancia de calcular con precisión los esfuerzos térmicos y se discute la capacidad de la herramienta para tales cálculos. El potencial y la eficiencia de la herramienta se ilustran a través de un rediseño propuesto de los discos de un compresor de diez etapas bien documentado. Finalmente, se discute la integración de la herramienta en un marco general de diseño de motores.
Descripción
Los discos en las turbinas de gas están optimizados para un peso mínimo, mientras se satisfacen tanto las restricciones de geometría como de estrés, con el fin de minimizar los costos de producción, operación y mantenimiento del motor. En el presente documento, se describe una herramienta para el diseño mecánico preliminar de discos de turbinas de gas. Se presenta una nueva formulación, donde la minimización del peso del disco se logra maximizando los esfuerzos desarrollados en el disco. Estos últimos se expresan en forma de márgenes de diseño y de ruptura adecuadamente definidos. Las capacidades computacionales de la herramienta desarrollada se demuestran a través de comparaciones con cálculos realizados con una herramienta de mayor fidelidad. Se demuestra la importancia de calcular con precisión los esfuerzos térmicos y se discute la capacidad de la herramienta para tales cálculos. El potencial y la eficiencia de la herramienta se ilustran a través de un rediseño propuesto de los discos de un compresor de diez etapas bien documentado. Finalmente, se discute la integración de la herramienta en un marco general de diseño de motores.