Estudio numérico de la relación entre la profundidad y el diámetro de impresión en el rendimiento y las características de flujo de una cascada de compresor con hoyuelos y alta carga
Autores: Wang, Long; Lu, Huawei; Tian, Zhitao; Yang, Yi; Guo, Shuang; Wang, Hong; Kong, Xiaozhi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Estudio numérico de la relación entre la profundidad y el diámetro de impresión en el rendimiento y las características de flujo de una cascada de compresor con hoyuelos y alta carga
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Número de Mach de entrada
Profundidad de la hendidura en relación al diámetro de impresión
Modelo de turbulencia SST
Cuerda axial
Energía cinética turbulenta
Vórtice en forma de herradura
Licencia
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Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Se investiga la influencia de la relación entre la profundidad de los hoyuelos y el diámetro de impresión en la cascada de compresores altamente cargada NACA0065-K48, basada en el método de Navier-Stokes promediado por Reynolds (RANS). Se realizan simulaciones con un modelo de turbulencia de transporte de tensión de cizallamiento (SST) validado, acoplado con el modelo de transición Gamma-Theta, a un número de Mach de entrada de 0.7. En el 5~25% de la cuerda axial en la superficie de succión, se disponen en paralelo cuatro filas de hoyuelos, y el espaciado de los hoyuelos es de 4 mm. Además, hay cinco tipos de , que varían de 0.125 a 0.875, que determinan el arco presionado de un hoyuelo esférico. Se observan tres regímenes de flujo (flujo difusor-confusor, vórtice tipo tornado y vórtice en forma de herradura) con la misma estructura topológica en estos hoyuelos, que afectan el flujo y el rendimiento de la cascada al cambiar la distribución de energía. La distribución de energía cinética turbulenta refleja intensamente la perturbación del vórtice tipo tornado en los hoyuelos de arco inferior, mientras que la perturbación del vórtice en forma de herradura en los hoyuelos de arco superior es relativamente débil. Los resultados numéricos indican que la pérdida de la separación en las esquinas puede reducirse con un arreglo de hoyuelos, lo que está relacionado principalmente con el ascenso vertical del flujo lateral que retrasa el punto de inicio de la separación en las esquinas y debilita el proceso de mezcla. Sin embargo, la pérdida en el remolino de las cascadas con hoyuelos aumenta, lo que es causado por el engrosamiento de la capa límite inducido por los altos vórtices turbulentos. La cascada con hoyuelos puede lograr la reducción de pérdida más significativa (13.47%), mientras asegura la capacidad de presurización.
Descripción
Se investiga la influencia de la relación entre la profundidad de los hoyuelos y el diámetro de impresión en la cascada de compresores altamente cargada NACA0065-K48, basada en el método de Navier-Stokes promediado por Reynolds (RANS). Se realizan simulaciones con un modelo de turbulencia de transporte de tensión de cizallamiento (SST) validado, acoplado con el modelo de transición Gamma-Theta, a un número de Mach de entrada de 0.7. En el 5~25% de la cuerda axial en la superficie de succión, se disponen en paralelo cuatro filas de hoyuelos, y el espaciado de los hoyuelos es de 4 mm. Además, hay cinco tipos de , que varían de 0.125 a 0.875, que determinan el arco presionado de un hoyuelo esférico. Se observan tres regímenes de flujo (flujo difusor-confusor, vórtice tipo tornado y vórtice en forma de herradura) con la misma estructura topológica en estos hoyuelos, que afectan el flujo y el rendimiento de la cascada al cambiar la distribución de energía. La distribución de energía cinética turbulenta refleja intensamente la perturbación del vórtice tipo tornado en los hoyuelos de arco inferior, mientras que la perturbación del vórtice en forma de herradura en los hoyuelos de arco superior es relativamente débil. Los resultados numéricos indican que la pérdida de la separación en las esquinas puede reducirse con un arreglo de hoyuelos, lo que está relacionado principalmente con el ascenso vertical del flujo lateral que retrasa el punto de inicio de la separación en las esquinas y debilita el proceso de mezcla. Sin embargo, la pérdida en el remolino de las cascadas con hoyuelos aumenta, lo que es causado por el engrosamiento de la capa límite inducido por los altos vórtices turbulentos. La cascada con hoyuelos puede lograr la reducción de pérdida más significativa (13.47%), mientras asegura la capacidad de presurización.