Predicción de la Transferencia de Calor en un Compresor de Motor de Aeronave Enfriado por Chorro Basada en Métodos Estadísticos
Autores: Bleier, Fabian; Schwitzke, Corina; Bauer, Hans-Jörg
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Predicción de la Transferencia de Calor en un Compresor de Motor de Aeronave Enfriado por Chorro Basada en Métodos Estadísticos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estudio experimental
Transferencia de calor
Compresor enfriado por chorro
Números de Nusselt globales
Parámetros de similitud
Correlación empírica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
El artículo presenta la configuración y el análisis de un estudio experimental sobre la transferencia de calor de un cono trasero de compresor enfriado por chorro con una carcasa cónica adyacente. El objetivo principal del artículo es describir la derivación sistemática de correlaciones empíricas para los números de Nusselt globales que se utilizarán en el proceso de diseño de un sistema de aire secundario de motor a reacción. Basándose en los parámetros de similitud relevantes obtenidos de la literatura, se deducen puntos de operación que conducen a un experimento de diseño factorial completo para identificar todos los efectos e interacciones. Los parámetros de similitud variados son el número de Reynolds circunferencial, el flujo másico no dimensional, el espaciado no dimensional entre el rotor y el estator, y el ángulo de incidencia del chorro. El rango de los parámetros de similitud variados cubre condiciones de operación orientadas al motor y, por lo tanto, es adecuado para predecir los números de Nusselt en el componente real del motor. Para estimar las incertidumbres de medición, se ha derivado un modelo simplificado de la muestra de prueba, que consiste en una placa plana enfriada por convección. Se discuten las incertidumbres de las cantidades medidas y las propiedades derivadas mediante una propagación lineal de incertidumbres. Un estudio de sensibilidad muestra los efectos de los parámetros de entrada y sus interacciones en el número de Nusselt global. Posteriormente, se deriva una correlación empírica para los números de Nusselt globales utilizando una regresión no lineal multivariante. La calidad de la correlación empírica se evalúa mediante hipótesis estadísticas y mediante una comparación entre los datos medidos y los predichos. Los valores predichos muestran una excelente concordancia con los datos experimentales. En un amplio rango, se pueden alcanzar precisiones del 15% al predecir números de Nusselt globales. Además, los resultados del estudio de sensibilidad muestran que el aire de enfriamiento pre-vortex no tiene un efecto positivo en la transferencia de calor.
Descripción
El artículo presenta la configuración y el análisis de un estudio experimental sobre la transferencia de calor de un cono trasero de compresor enfriado por chorro con una carcasa cónica adyacente. El objetivo principal del artículo es describir la derivación sistemática de correlaciones empíricas para los números de Nusselt globales que se utilizarán en el proceso de diseño de un sistema de aire secundario de motor a reacción. Basándose en los parámetros de similitud relevantes obtenidos de la literatura, se deducen puntos de operación que conducen a un experimento de diseño factorial completo para identificar todos los efectos e interacciones. Los parámetros de similitud variados son el número de Reynolds circunferencial, el flujo másico no dimensional, el espaciado no dimensional entre el rotor y el estator, y el ángulo de incidencia del chorro. El rango de los parámetros de similitud variados cubre condiciones de operación orientadas al motor y, por lo tanto, es adecuado para predecir los números de Nusselt en el componente real del motor. Para estimar las incertidumbres de medición, se ha derivado un modelo simplificado de la muestra de prueba, que consiste en una placa plana enfriada por convección. Se discuten las incertidumbres de las cantidades medidas y las propiedades derivadas mediante una propagación lineal de incertidumbres. Un estudio de sensibilidad muestra los efectos de los parámetros de entrada y sus interacciones en el número de Nusselt global. Posteriormente, se deriva una correlación empírica para los números de Nusselt globales utilizando una regresión no lineal multivariante. La calidad de la correlación empírica se evalúa mediante hipótesis estadísticas y mediante una comparación entre los datos medidos y los predichos. Los valores predichos muestran una excelente concordancia con los datos experimentales. En un amplio rango, se pueden alcanzar precisiones del 15% al predecir números de Nusselt globales. Además, los resultados del estudio de sensibilidad muestran que el aire de enfriamiento pre-vortex no tiene un efecto positivo en la transferencia de calor.