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Investigación Experimental y Numérica de un Nuevo Reductor de Vórtices en una Cavidad Co-Rotativa de Motores Aeroespaciales

Autores: Shen, Wenjie; Wang, Suofang; Wang, Mengyuan; Suo, Jia; Zhang, Zhao

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Investigación Experimental y Numérica de un Nuevo Reductor de Vórtices en una Cavidad Co-Rotativa de Motores Aeroespaciales


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Mejorando la presión del flujo de aire
Refrigeración
Sellado
Motores aéreos
Reductores de vórtice
Mecanismo de reducción de arrastre

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 29

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Mejorar la presión del flujo de aire es de gran importancia para la refrigeración y el sellado de los aeroengines. En una cavidad co-rotativa con entrada radial, se utilizan reductores de vórtices para disminuir la caída de presión. Sin embargo, el rendimiento de los reductores de vórtices tradicionales está limitado por su mecanismo de reducción de arrastre y no puede satisfacer las necesidades de los aeroengines de próxima generación. En este estudio, se propone un nuevo reductor de vórtices (NVR) que consiste en orificios de capucha anti-vórtice y aletas. Mientras tanto, se desarrolla una estrategia de diseño para asegurar que el NVR proporcione un flujo de aire constante y un excelente rendimiento de reducción de arrastre. Además, se utilizan experimentos y simulaciones numéricas para investigar las características del flujo y el mecanismo de reducción de arrastre del NVR. Los resultados revelan que los chorros anti-vórtice creados por los orificios de la capucha anti-vórtice limitan la mejora de las capas de Ekman a grandes radios, mientras que las aletas descomponen los vórtices de alta velocidad a radios pequeños. En comparación con un reductor de vórtices con aletas tradicionales de aletas idénticas, la caída de presión del NVR se reduce relativamente en un 28.52%. Específicamente, la caída de presión del NVR es monótona en el rango de operación, lo que indica su idoneidad para la ingeniería. Finalmente, se utiliza un modelo sustituto y optimización por enjambre de partículas (PSO) para identificar los parámetros óptimos de los orificios de la capucha anti-vórtice en el rango de diseño. Este estudio proporciona una solución potencial para el diseño de reductores de vórtices de próxima generación.

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