Algunas observaciones del comportamiento de una capa límite laminar bajo un gradiente de presión adverso bajo la influencia de un chorro de estela
Autores: Kanjirakkad, Vasudevan; Irps, Thomas
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Algunas observaciones del comportamiento de una capa límite laminar bajo un gradiente de presión adverso bajo la influencia de un chorro de estela
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Transición laminar
Turbulenta
Gradiente de presión adverso
Capa límite
Perturbaciones en el remolino
Ondas de Tollmien-Schlichting
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El problema de la transición de laminar a turbulento en un flujo de capa límite sometido a un gradiente de presión adverso es relevante para muchas aplicaciones de ingeniería. En tales condiciones, el flujo inicialmente laminar dentro de la capa límite puede experimentar separación y luego volverse turbulento al reanudar el contacto, ya que la transición es provocada por inestabilidades dentro de la capa de cizallamiento separada. En las palas de turbomaquinaria con alta carga, el mecanismo de transición se complica aún más por la presencia de perturbaciones periódicas de estela generadas por palas que se mueven relativamente en el flujo aguas arriba. El artículo informa sobre un estudio experimental del efecto de las perturbaciones de estela generadas aguas arriba en el desarrollo de una capa límite laminar sobre una placa plana impuesta con un gradiente de presión adverso que es típico de una pala de compresor de primera etapa altamente cargada. Se realizan mediciones detalladas de velocidad utilizando un hilo caliente a lo largo de la placa y los resultados se analizan tanto en el dominio del tiempo como en el dominio de la frecuencia. Se proporciona una descripción de las principales características identificadas y se identifican los mecanismos principales que desencadenan el proceso de transición como una posible combinación de ondas de Tollmien-Schlichting amplificadas y el enrollamiento de vórtices debido a la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz de la capa de cizallamiento separada.
Descripción
El problema de la transición de laminar a turbulento en un flujo de capa límite sometido a un gradiente de presión adverso es relevante para muchas aplicaciones de ingeniería. En tales condiciones, el flujo inicialmente laminar dentro de la capa límite puede experimentar separación y luego volverse turbulento al reanudar el contacto, ya que la transición es provocada por inestabilidades dentro de la capa de cizallamiento separada. En las palas de turbomaquinaria con alta carga, el mecanismo de transición se complica aún más por la presencia de perturbaciones periódicas de estela generadas por palas que se mueven relativamente en el flujo aguas arriba. El artículo informa sobre un estudio experimental del efecto de las perturbaciones de estela generadas aguas arriba en el desarrollo de una capa límite laminar sobre una placa plana impuesta con un gradiente de presión adverso que es típico de una pala de compresor de primera etapa altamente cargada. Se realizan mediciones detalladas de velocidad utilizando un hilo caliente a lo largo de la placa y los resultados se analizan tanto en el dominio del tiempo como en el dominio de la frecuencia. Se proporciona una descripción de las principales características identificadas y se identifican los mecanismos principales que desencadenan el proceso de transición como una posible combinación de ondas de Tollmien-Schlichting amplificadas y el enrollamiento de vórtices debido a la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz de la capa de cizallamiento separada.