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Exploraciones del Campo de Flujo en un Rotor de Bomba de Capa Límite para Mejorar los Códigos de Diseño 1D

Autores: Freschi, Rosa; Bakogianni, Agapi; Rajendran, David John; Palma, Eduardo Anselmi; Talluri, Lorenzo; Roumeliotis, Ioannis

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Exploraciones del Campo de Flujo en un Rotor de Bomba de Capa Límite para Mejorar los Códigos de Diseño 1D


Categoría

Procesos industriales

Subcategoría

Diseño de procesos industriales

Palabras clave

Bombas de capa límite
Modelos analíticos
Código de diseño
Componente del rotor
Rendimiento de la bomba
Datos experimentales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las bombas de capa límite, aunque atractivas debido a su compacidad, robustez y capacidad para manejar múltiples fluidos y fases, han sido reportadas con bajas eficiencias experimentales a pesar de las predicciones optimistas de los modelos analíticos. Se describe un modelo analítico basado en la física del flujo de orden inferior que puede utilizarse como un código de diseño 1D para dimensionar y predecir el rendimiento de la bomba. El componente del rotor se modela mediante las ecuaciones de Navier-Stokes simplificadas utilizando perfiles de velocidad en el espacio entre discos, mientras que la voluta se modela utilizando coeficientes basados en la energía cinética inspirados en bombas centrífugas. El código puede predecir la relación de presión en la salida del rotor y la relación de presión general de la bomba con un error promedio de alrededor del 3% y 10%, respectivamente, en comparación con los datos experimentales de referencia para una bomba de agua. Además, se llevan a cabo exploraciones del campo de flujo 3D RANS del rotor para diferentes espacios entre discos para proporcionar información sobre la mejora del código de diseño 1D para una mejor predicción del rendimiento general de la bomba. Se sugieren mejoras en la modelización de pérdidas en la voluta a través de la inclusión de propiedades de flujo realistas en la salida del rotor en lugar de la resolución detallada de los perfiles de velocidad dentro del rotor como pautas para predicciones mejoradas. Tales códigos de diseño mejorados podrían cerrar la brecha entre las predicciones y los valores experimentales, allanando así el camino para el dimensionamiento adecuado de las bombas de capa límite para varias aplicaciones, incluida la gestión térmica de aeronaves.

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