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Cuantificación de la Incertidumbre de Parámetros No Dimensionales para una Configuración de Enfriamiento por Película en Condiciones Supersónicas

Autores: Salvadori, Simone; Carnevale, Mauro; Fanciulli, Alessia; Montomoli, Francesco

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2019

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Acceso abierto

Artículo científico
2019

Cuantificación de la Incertidumbre de Parámetros No Dimensionales para una Configuración de Enfriamiento por Película en Condiciones Supersónicas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Impacto por choque
Orificios de enfriamiento
Dinámica de fluidos computacional
Cuantificación de incertidumbre
Efectividad adiabática
Borde de salida

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En las etapas de turbina de alta presión transónicas, los choques oblicuos que se originan en los bordes de salida de las palas impactan en el lado de succión de cada pala adyacente. Las palas de alta presión se enfrían para tolerar los niveles de temperatura de salida del combustor, por lo que es muy probable que ocurra la impingencia del choque en proximidad a una fila de agujeros de enfriamiento. La presencia de dicho choque, junto con las inevitables desviaciones de fabricación, altera la ubicación de la impingencia del choque y de los parámetros de rendimiento de cada agujero de enfriamiento. El presente trabajo proporciona una descripción general del campo aero-térmico que ocurre en el lado de succión trasero de una pala enfriada. Se utiliza Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para evaluar la respuesta determinista de las configuraciones seleccionadas en términos de efectividad adiabática, coeficiente de descarga, relación de soplado, relación de densidad y relación de momento. La turbulencia se modela utilizando tanto el método de Transporte de Esfuerzo Cortante (SST) como el Modelo de Esfuerzo de Reynolds (RSM) implementados en ANSYS(r) FLUENT(r). Los resultados obtenidos se comparan con los datos experimentales obtenidos por el Institut für Thermische Strömungsmaschinen en Karlsruhe. Se utilizan dos metodologías de cuantificación de incertidumbre basadas en polinomios de Hermite y aproximantes de Padè-Legendre para considerar la distribución de probabilidad de los parámetros geométricos y evaluar las superficies de respuesta para las cantidades de respuesta del sistema. Los diámetros de los bordes de salida y de los agujeros de enfriamiento se han considerado como incógnitas aleatorias. El análisis de cuantificación de incertidumbre permite evaluar los efectos mutuos sobre los parámetros globales y locales del dispositivo de enfriamiento. Los resultados obtenidos demuestran que la mayoría de los parámetros son independientes de la variación de las incógnitas aleatorias, mientras que la desviación estándar de la relación de soplado asociada con la incertidumbre del diámetro del agujero es de alrededor del 12%, sin impacto por el grosor del borde de salida. No se encuentran ventajas relevantes al utilizar el modelo SST o el RSM en combinación con polinomios de Hermite y aproximantes de Padè-Legendre.

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