Diseño y Optimización del Rendimiento de una Turbina Radial Utilizando Productos de Combustión de Hidrógeno
Autores: Su, Pengfei; He, Weifeng; Adam, Abdalazeem; Musa, Omer; Chen, Wang; Lou, Zeyu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño y Optimización del Rendimiento de una Turbina Radial Utilizando Productos de Combustión de Hidrógeno
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Hidrógeno
Combustión
Turbina
Rendimiento aerodinámico
Contenido de agua
Optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
La combustión de hidrógeno aumenta el contenido de agua de los productos de combustión, afectando el rendimiento aerodinámico de las turbinas que utilizan hidrógeno como combustible. Este estudio tiene como objetivo diseñar una turbina radial utilizando el algoritmo de evolución diferencial (DE) para mejorar sus características y optimizar su rendimiento aerodinámico a través de un experimento ortogonal y análisis de medios (ANOM). También se investigan los efectos de variar el contenido de agua en los productos de combustión, que varía del 12% al 22%, sobre el rendimiento de la turbina radial. Después de la optimización, la eficiencia total-estática de la turbina radial aumentó al 89.12%, lo que fue un 1.59% más alto que el diseño preliminar. El estudio encontró que la pérdida de flujo en el impulsor ocurrió principalmente en el borde de ataque, el borde de salida y la entrada de la superficie de succión y la salida. Con un aumento del 10% en el contenido de agua, la entalpía disminuyó, el número de Mach aumentó y la potencia de la turbina aumentó en un 4.64%, 1.71% y 2.41%, respectivamente. Sin embargo, la eficiencia estática total y la tasa de flujo másico disminuyeron en un 0.71% y un 2.13%, respectivamente. Estos hallazgos indican que un mayor contenido de agua en los productos de combustión de hidrógeno mejora la potencia de salida de la turbina mientras reduce la tasa de flujo másico de los productos de combustión.
Descripción
La combustión de hidrógeno aumenta el contenido de agua de los productos de combustión, afectando el rendimiento aerodinámico de las turbinas que utilizan hidrógeno como combustible. Este estudio tiene como objetivo diseñar una turbina radial utilizando el algoritmo de evolución diferencial (DE) para mejorar sus características y optimizar su rendimiento aerodinámico a través de un experimento ortogonal y análisis de medios (ANOM). También se investigan los efectos de variar el contenido de agua en los productos de combustión, que varía del 12% al 22%, sobre el rendimiento de la turbina radial. Después de la optimización, la eficiencia total-estática de la turbina radial aumentó al 89.12%, lo que fue un 1.59% más alto que el diseño preliminar. El estudio encontró que la pérdida de flujo en el impulsor ocurrió principalmente en el borde de ataque, el borde de salida y la entrada de la superficie de succión y la salida. Con un aumento del 10% en el contenido de agua, la entalpía disminuyó, el número de Mach aumentó y la potencia de la turbina aumentó en un 4.64%, 1.71% y 2.41%, respectivamente. Sin embargo, la eficiencia estática total y la tasa de flujo másico disminuyeron en un 0.71% y un 2.13%, respectivamente. Estos hallazgos indican que un mayor contenido de agua en los productos de combustión de hidrógeno mejora la potencia de salida de la turbina mientras reduce la tasa de flujo másico de los productos de combustión.