Modelado 2-D preciso de la aerodinámica de cascadas de compresores transónicos
Autores: Piovesan, Tommaso; Magrini, Andrea; Benini, Ernesto
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Modelado 2-D preciso de la aerodinámica de cascadas de compresores transónicos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Transónico
Onda de choque
Cascada de compresores
Relación de presión
Cierre de turbulencia
Solidez
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Los ventiladores aerodinámicos modernos se caracterizan por un régimen de flujo transónico cerca de la punta de la pala. Las cascadas transónicas permiten mayores relaciones de presión mediante un complejo sistema de ondas de choque que surgen a través del paso de la pala, el cual debe ser reproducido correctamente para predecir el rendimiento y el rango operativo. En este artículo, presentamos un modelado numérico bidimensional preciso de la cascada del compresor transónico ARL-SL19. Se ha utilizado una gran serie de datos de pruebas experimentales en instalaciones de túneles de viento supersónicos para validar un modelo de dinámica de fluidos computacional, en el cual la elección del cierre de turbulencia resultó crítica para una reproducción precisa de la interacción entre la onda de choque y la capa límite. El modelo se ha empleado posteriormente para llevar a cabo un estudio paramétrico con el fin de evaluar la influencia de las variables de flujo principales (número de Mach de entrada, relación de presión estática) y los parámetros geométricos (solidez) en el patrón de onda de choque y el estado de salida. Los principales objetivos del presente trabajo son realizar un estudio paramétrico para investigar los efectos de las variables mencionadas anteriormente en el rendimiento de la cascada, en términos del coeficiente de pérdida de presión total, y en el patrón de onda de choque, así como proporcionar una serie bastante amplia de datos útiles para un diseño preliminar de una sección de rotor de compresor transónico. Después de derivar la relación entre las cantidades de entrada y salida, propias de los compresores transónicos, se han examinado el número de Mach de salida, el ángulo medio de flujo de salida y el coeficiente de pérdida de presión total para una variedad de condiciones de contorno y se han vinculado paramétricamente a las variables de entrada. Se ha utilizado la visualización del flujo para describir el patrón de onda de choque en función de la relación de presión estática. Finalmente, se ha examinado la influencia de la solidez de la cascada, mostrando una posible reducción del coeficiente de pérdida de presión total al emplear una mayor solidez, debido a una modificación significativa del sistema de ondas de choque a través de la cascada.
Descripción
Los ventiladores aerodinámicos modernos se caracterizan por un régimen de flujo transónico cerca de la punta de la pala. Las cascadas transónicas permiten mayores relaciones de presión mediante un complejo sistema de ondas de choque que surgen a través del paso de la pala, el cual debe ser reproducido correctamente para predecir el rendimiento y el rango operativo. En este artículo, presentamos un modelado numérico bidimensional preciso de la cascada del compresor transónico ARL-SL19. Se ha utilizado una gran serie de datos de pruebas experimentales en instalaciones de túneles de viento supersónicos para validar un modelo de dinámica de fluidos computacional, en el cual la elección del cierre de turbulencia resultó crítica para una reproducción precisa de la interacción entre la onda de choque y la capa límite. El modelo se ha empleado posteriormente para llevar a cabo un estudio paramétrico con el fin de evaluar la influencia de las variables de flujo principales (número de Mach de entrada, relación de presión estática) y los parámetros geométricos (solidez) en el patrón de onda de choque y el estado de salida. Los principales objetivos del presente trabajo son realizar un estudio paramétrico para investigar los efectos de las variables mencionadas anteriormente en el rendimiento de la cascada, en términos del coeficiente de pérdida de presión total, y en el patrón de onda de choque, así como proporcionar una serie bastante amplia de datos útiles para un diseño preliminar de una sección de rotor de compresor transónico. Después de derivar la relación entre las cantidades de entrada y salida, propias de los compresores transónicos, se han examinado el número de Mach de salida, el ángulo medio de flujo de salida y el coeficiente de pérdida de presión total para una variedad de condiciones de contorno y se han vinculado paramétricamente a las variables de entrada. Se ha utilizado la visualización del flujo para describir el patrón de onda de choque en función de la relación de presión estática. Finalmente, se ha examinado la influencia de la solidez de la cascada, mostrando una posible reducción del coeficiente de pérdida de presión total al emplear una mayor solidez, debido a una modificación significativa del sistema de ondas de choque a través de la cascada.