Efectos de los parámetros del perfil aerodinámico en el rendimiento de cavitación de las bombas de propulsión por chorro de agua
Autores: Zheng, Yingying; Long, Yun; Wan, Churui; Chen, Jianping; Cai, Youlin; Zhong, Jinqing
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Efectos de los parámetros del perfil aerodinámico en el rendimiento de cavitación de las bombas de propulsión por chorro de agua
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Parámetros de perfil aerodinámico
Rendimiento de cavitación
NPSH
Eficiencia
Características del flujo
Intensidad de cavitación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Este documento investiga la influencia de los parámetros del perfil aerodinámico en el rendimiento de cavitación de las bombas de propulsión por chorro de agua a través de métodos de simulación numérica. Se estudiaron sistemáticamente los efectos de una presión de entrada variable y diferentes estructuras de perfil aerodinámico sobre la altura de succión neta positiva crítica (NPSH), la altura y la eficiencia. Posteriormente, se analizó el patrón de impacto de la estructura del perfil aerodinámico en el rendimiento de cavitación. Los resultados demuestran que el perfil aerodinámico NACA0009-16_0004-16 exhibió el NPSH requerido más bajo y una resistencia a la cavitación superior en comparación con los otros perfiles aerodinámicos probados. Sin embargo, el perfil aerodinámico NACA0009-13_0004-13 demostró un rendimiento integral óptimo, equilibrando la eficiencia, la altura y la resistencia a la cavitación. Al extraer una superficie isosuperficial de velocidad del agua de 23.6 m/s, investigamos además las características del flujo de las superficies de succión de diferentes perfiles aerodinámicos en diferentes condiciones de cavitación y encontramos que la cavitación incluye principalmente cavitación TIP y cavitación en lámina. Con una intensidad de cavitación creciente, la región de cavitación en lámina se desarrolla progresivamente axialmente desde la punta de la pala hacia la salida de la pala, se extiende radialmente desde la cubierta hasta el cubo y finalmente se extiende casi sobre toda la superficie de la pala. El área de la cavitación TIP también se expande, propagándose hacia abajo en la misma dirección que la rotación del impulsor. El vector de velocidad exhibe una densidad significativamente mayor cerca de la cubierta y las puntas de las palas, sugiriendo una posible separación de flujo y estructuras de vórtice complejas en estas regiones. Cerca del borde de ataque de la pala, el área de la superficie isosuperficial de velocidad del agua se contrae, mientras que cerca del borde de salida, se expande. Estas alteraciones indican que el desarrollo de la cavitación modifica la distribución de la velocidad del campo de flujo y afecta negativamente el rendimiento del impulsor. Este estudio establece una base teórica y ofrece pautas prácticas para el diseño colaborativo de múltiples objetivos de bombas de propulsión por chorro de agua.
Descripción
Este documento investiga la influencia de los parámetros del perfil aerodinámico en el rendimiento de cavitación de las bombas de propulsión por chorro de agua a través de métodos de simulación numérica. Se estudiaron sistemáticamente los efectos de una presión de entrada variable y diferentes estructuras de perfil aerodinámico sobre la altura de succión neta positiva crítica (NPSH), la altura y la eficiencia. Posteriormente, se analizó el patrón de impacto de la estructura del perfil aerodinámico en el rendimiento de cavitación. Los resultados demuestran que el perfil aerodinámico NACA0009-16_0004-16 exhibió el NPSH requerido más bajo y una resistencia a la cavitación superior en comparación con los otros perfiles aerodinámicos probados. Sin embargo, el perfil aerodinámico NACA0009-13_0004-13 demostró un rendimiento integral óptimo, equilibrando la eficiencia, la altura y la resistencia a la cavitación. Al extraer una superficie isosuperficial de velocidad del agua de 23.6 m/s, investigamos además las características del flujo de las superficies de succión de diferentes perfiles aerodinámicos en diferentes condiciones de cavitación y encontramos que la cavitación incluye principalmente cavitación TIP y cavitación en lámina. Con una intensidad de cavitación creciente, la región de cavitación en lámina se desarrolla progresivamente axialmente desde la punta de la pala hacia la salida de la pala, se extiende radialmente desde la cubierta hasta el cubo y finalmente se extiende casi sobre toda la superficie de la pala. El área de la cavitación TIP también se expande, propagándose hacia abajo en la misma dirección que la rotación del impulsor. El vector de velocidad exhibe una densidad significativamente mayor cerca de la cubierta y las puntas de las palas, sugiriendo una posible separación de flujo y estructuras de vórtice complejas en estas regiones. Cerca del borde de ataque de la pala, el área de la superficie isosuperficial de velocidad del agua se contrae, mientras que cerca del borde de salida, se expande. Estas alteraciones indican que el desarrollo de la cavitación modifica la distribución de la velocidad del campo de flujo y afecta negativamente el rendimiento del impulsor. Este estudio establece una base teórica y ofrece pautas prácticas para el diseño colaborativo de múltiples objetivos de bombas de propulsión por chorro de agua.