Implementación del Modelo de Fuerza Corporal de Rotor Transónico para Simulaciones de Ventilador/Estructura Aeronáutica
Autores: Magrini, Andrea
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Implementación del Modelo de Fuerza Corporal de Rotor Transónico para Simulaciones de Ventilador/Estructura Aeronáutica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Modelos de flujo a través de tres dimensiones
Cascada de turbomaquinaria
Distribución de fuerzas
Modelado geométrico
Recursos computacionales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Los modelos de flujo tridimensional representan una cascada de turbomáquinas a través de una distribución de fuerzas sin necesidad de un modelado geométrico detallado en la solución numérica, ahorrando recursos computacionales consistentes. En este artículo, presentamos la aplicación de un método de fuerza corporal en un ventilador axial transónico implementado en una herramienta interna para simulaciones de flujo axial simétrico. A través de una comparación sistemática de cantidades locales e integrales con una solución numérica validada, se discuten las capacidades y limitaciones del modelo para diferentes regímenes de operación. La implementación se valida primero en el punto de calibración de máxima eficiencia, proporcionando una buena duplicación de las variables de flujo de las palas y los perfiles radiales. La presión total de diseño se ajusta con una diferencia absoluta del 0.6% y una pendiente ligeramente mayor de la característica hacia el estancamiento. La curva de eficiencia isentrópica se penaliza después de la calibración del caudal másico de estrangulación, presentando una diferencia absoluta cercana al 2%, aunque con una tendencia fuera de diseño consistente. En general, el modelo proporciona una representación satisfactoria del campo de flujo y las distribuciones de salida en dirección radial, con discrepancias localmente mayores cerca de las paredes finales. Finalmente, el método se aplica para simular el ventilador y las palas guía de salida instaladas en una nacelle de turbofan aislada. El inicio del estancamiento de la entrada a un alto ángulo de ataque se compara entre el método de fuerza corporal y enfoques basados en condiciones de contorno, destacando la importancia de adoptar métodos de solución completamente acoplados para estudiar problemas de interacción ventilador/estructura.
Descripción
Los modelos de flujo tridimensional representan una cascada de turbomáquinas a través de una distribución de fuerzas sin necesidad de un modelado geométrico detallado en la solución numérica, ahorrando recursos computacionales consistentes. En este artículo, presentamos la aplicación de un método de fuerza corporal en un ventilador axial transónico implementado en una herramienta interna para simulaciones de flujo axial simétrico. A través de una comparación sistemática de cantidades locales e integrales con una solución numérica validada, se discuten las capacidades y limitaciones del modelo para diferentes regímenes de operación. La implementación se valida primero en el punto de calibración de máxima eficiencia, proporcionando una buena duplicación de las variables de flujo de las palas y los perfiles radiales. La presión total de diseño se ajusta con una diferencia absoluta del 0.6% y una pendiente ligeramente mayor de la característica hacia el estancamiento. La curva de eficiencia isentrópica se penaliza después de la calibración del caudal másico de estrangulación, presentando una diferencia absoluta cercana al 2%, aunque con una tendencia fuera de diseño consistente. En general, el modelo proporciona una representación satisfactoria del campo de flujo y las distribuciones de salida en dirección radial, con discrepancias localmente mayores cerca de las paredes finales. Finalmente, el método se aplica para simular el ventilador y las palas guía de salida instaladas en una nacelle de turbofan aislada. El inicio del estancamiento de la entrada a un alto ángulo de ataque se compara entre el método de fuerza corporal y enfoques basados en condiciones de contorno, destacando la importancia de adoptar métodos de solución completamente acoplados para estudiar problemas de interacción ventilador/estructura.