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Análisis de la Influencia del Relación de Aspecto de la Paleta en el Rendimiento de Compresores Axiales a Alta Velocidad

Autores: Silva, Lucilene; Grönstedt, Tomas; Xisto, Carlos; Whitacker, Luiz; Bringhenti, Cleverson; Lejon, Marcus

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Análisis de la Influencia del Relación de Aspecto de la Paleta en el Rendimiento de Compresores Axiales a Alta Velocidad


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Altura de la pala
Cuerda
Relación de aspecto
Diseño aerodinámico del compresor
Eficiencia
Margen de estabilidad

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 13

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La relación entre la altura de la pala y la cuerda, denominada relación de aspecto (AR), juega un papel importante en el diseño aerodinámico de compresores. Una vez seleccionada, influye en el rendimiento del escenario, las pérdidas de la pala y el margen de estabilidad del escenario. La elección de la AR de diseño implica consideraciones tanto aerodinámicas como mecánicas, y un objetivo es frecuentemente lograr el rango operativo deseado mientras se maximiza la eficiencia. Para un conjunto fijo de parámetros aerodinámicos y geométricos, habrá una elección óptima de AR que logre una máxima eficiencia. Sin embargo, para un diseño de motor aeroespacial de última generación, la optimalidad significa optimalidad multiobjetivo, es decir, alcanzar la mayor eficiencia posible para varios puntos de operación mientras se logra un margen de estabilidad suficiente. Con este fin, se analiza la influencia de la AR en el rendimiento de la primera fila de rotores de un diseño de compresor de alta velocidad, multietapa y multiobjetivo. Un cuidadoso planteamiento del problema de diseño aerodinámico de alta velocidad permite aislar el efecto de la AR. Cerca de la AR óptima, solo se observa una variación modesta en la eficiencia, pero se nota un cambio considerable en el margen de estabilidad del compresor (SM). Disminuir la AR permite aumentar la eficiencia, pero a expensas de un margen de sobrepresión reducido. Esto permite al diseñador intercambiar eficiencia por estabilidad. Sin embargo, se ha demostrado que aumentar la AR reduce tanto el margen de sobrepresión como la eficiencia; por lo tanto, se observa una distincta optimalidad en estabilidad para la fila de palas de rotor analizada. En este trabajo, se observa la optimalidad en el margen de sobrepresión con respecto a la AR, mientras que hay una eficiencia cercana a la óptima. El rango previsto de AR = 1.10 a AR = 1.64 es solo indicativo, considerando que la definición de optimalidad multiobjetivo requiere equilibrar la eficiencia y el margen de sobrepresión y que la elección de equilibrar estos dos criterios requiere tomar una decisión de diseño a lo largo de un frente óptimo de Pareto.

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