Investigación sobre la relación entre la pulsación de presión y la intensidad del vórtice de fuga en el clearance de la punta de la pala bajo diversas condiciones operativas de bombas de flujo axial
Autores: Jia, Xiaoqi; Gan, Zhipeng; Liu, Jie; Li, Xiaoqin; Lin, Zhe; Zhu, Zuchao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación sobre la relación entre la pulsación de presión y la intensidad del vórtice de fuga en el clearance de la punta de la pala bajo diversas condiciones operativas de bombas de flujo axial
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Vehículos submarinos
Bombas de flujo axial
Vórtices de fuga en la punta
Dinámica del flujo interno
Pulsación de presión
Condiciones operativas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se requieren vehículos submarinos grandes, diseñados para múltiples velocidades de crucero, para operar bajo diversas condiciones como velocidad máxima, afloramiento, inmersión y flotación. Esto exige que las bombas de flujo axial utilizadas en estas aplicaciones tengan un amplio rango operativo, funcionando típicamente de manera eficiente desde 0.1 veces el flujo nominal hasta 1.5 veces el flujo nominal. En el proceso de ajuste de las condiciones operativas, las bombas de flujo axial pueden experimentar fenómenos de estancamiento rotativo. Es importante destacar que la presencia de vórtices de fuga en la punta dentro de la bomba influye notablemente en la dinámica del flujo interno. Para evaluar el impacto de los vórtices de fuga en la punta en el campo de flujo interno bajo diversos estados operativos, este estudio profundiza en el vínculo inherente entre los vórtices de fuga en la punta y la pulsación de presión en tres escenarios específicos: condiciones óptimas, estancamiento crítico y estancamiento profundo. Al analizar desde la perspectiva de la ecuación de transporte de vorticidad, se encuentra que el término de compresión-expansión dicta la fuerza central de los vórtices de fuga en la punta, mientras que el factor de disipación viscosa determina la frecuencia de la pulsación de presión. Con un aumento en la fuerza central de los vórtices de fuga en la punta, se observa un aumento gradual en la pulsación de presión; en escenarios óptimos, el núcleo de los vórtices de fuga en la punta se desplaza progresivamente hacia el interior de la holgura, manteniendo la amplitud de pulsación en cada punto de monitoreo dentro de la holgura de la punta de la pala en múltiplos enteros de la frecuencia de paso de la pala. Durante los escenarios de estancamiento crítico y estancamiento profundo, el efecto de disipación viscosa de los vórtices de fuga en la punta contribuye a la aparición de componentes armónicos de alta frecuencia dentro de la pulsación de presión.
Descripción
Se requieren vehículos submarinos grandes, diseñados para múltiples velocidades de crucero, para operar bajo diversas condiciones como velocidad máxima, afloramiento, inmersión y flotación. Esto exige que las bombas de flujo axial utilizadas en estas aplicaciones tengan un amplio rango operativo, funcionando típicamente de manera eficiente desde 0.1 veces el flujo nominal hasta 1.5 veces el flujo nominal. En el proceso de ajuste de las condiciones operativas, las bombas de flujo axial pueden experimentar fenómenos de estancamiento rotativo. Es importante destacar que la presencia de vórtices de fuga en la punta dentro de la bomba influye notablemente en la dinámica del flujo interno. Para evaluar el impacto de los vórtices de fuga en la punta en el campo de flujo interno bajo diversos estados operativos, este estudio profundiza en el vínculo inherente entre los vórtices de fuga en la punta y la pulsación de presión en tres escenarios específicos: condiciones óptimas, estancamiento crítico y estancamiento profundo. Al analizar desde la perspectiva de la ecuación de transporte de vorticidad, se encuentra que el término de compresión-expansión dicta la fuerza central de los vórtices de fuga en la punta, mientras que el factor de disipación viscosa determina la frecuencia de la pulsación de presión. Con un aumento en la fuerza central de los vórtices de fuga en la punta, se observa un aumento gradual en la pulsación de presión; en escenarios óptimos, el núcleo de los vórtices de fuga en la punta se desplaza progresivamente hacia el interior de la holgura, manteniendo la amplitud de pulsación en cada punto de monitoreo dentro de la holgura de la punta de la pala en múltiplos enteros de la frecuencia de paso de la pala. Durante los escenarios de estancamiento crítico y estancamiento profundo, el efecto de disipación viscosa de los vórtices de fuga en la punta contribuye a la aparición de componentes armónicos de alta frecuencia dentro de la pulsación de presión.