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Mejora de la Estabilidad del Compresor de Flujo Axial: Investigación del Rendimiento de las Ranuras Circunferenciales en Forma de T

Autores: Porro, Marco; Jefferson-Loveday, Richard; Benini, Ernesto

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Mejora de la Estabilidad del Compresor de Flujo Axial: Investigación del Rendimiento de las Ranuras Circunferenciales en Forma de T


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Posibilidades
Compresor axial
Tratamiento de carcasa
Ranuras
Retraso en el inicio del estancamiento
Eficiencia

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 25

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este trabajo se centra en las posibilidades de mejorar la estabilidad de un compresor axial utilizando una técnica de tratamiento de carcasa. Se consideran ranuras circunferenciales mecanizadas en la carcasa y se evalúan sus rendimientos utilizando simulaciones computacionales en estado estacionario tridimensionales. Se investigan los efectos de las ranuras rectangulares y de las nuevas ranuras en forma de T sobre el rendimiento del Rotor 37 de la NASA, resolviendo en detalle el campo de flujo cerca de la punta de la pala para entender el mecanismo de retraso en la aparición de la pérdida de carga producido por el tratamiento de la carcasa. Primero, se llevó a cabo una validación del modelo computacional analizando una carcasa de pared lisa sin ranuras. Las comparaciones de la relación de presión total, la relación de temperatura total y los perfiles de eficiencia adiabática con datos experimentales destacaron la precisión y validez del modelo. Luego, los resultados para una ranura rectangular elegida como caso base demostraron que la ranura interactúa con el flujo de fuga de punta, debilitando la ruptura del vórtice y reduciendo la separación en el lado de succión de la pala. Estos efectos retrasan la aparición de la pérdida de carga, mejorando la estabilidad del compresor. Se diseñaron nuevas ranuras en forma de T manteniendo el volumen como un parámetro constante y se evaluaron sus rendimientos en términos de mejora del margen de pérdida de carga y variación de eficiencia. Todas las configuraciones mostraron una pérdida de eficiencia común cerca de la condición máxima y algunas de ellas revelaron una mejora en el margen de pérdida de carga con respecto al caso base. Debido a su profundidad reducida, estas nuevas configuraciones son interesantes porque permiten el uso de una carcasa de compresor más delgada y ligera, como se desea en aplicaciones aeroespaciales.

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