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Una revisión de métodos computacionales y modelos de orden reducido para la predicción de flutter en turbomáquinas

Autores: Casoni, Marco; Benini, Ernesto

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Una revisión de métodos computacionales y modelos de orden reducido para la predicción de flutter en turbomáquinas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Fenómenos aeroelásticos
Turbomaquinaria
Aleteo
Dinámica de fluidos computacional
Interacciones fluido-estructura
Reducción de orden del modelo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 16

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los fenómenos aeroelásticos en turbomáquinas son uno de los problemas más desafiantes de modelar utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD) debido a su naturaleza no lineal inherente, las dificultades en la simulación de interacciones fluido-estructura y los considerables requisitos computacionales. No obstante, el modelado preciso de las vibraciones inducidas por el flujo auto-sostenido, conocidas como flutter, ha demostrado ser crucial para evaluar los límites de estabilidad y extender la vida operativa de las turbomáquinas. La evitación y el control del flutter están cobrando mayor relevancia en compresores y ventiladores debido a una tendencia bien establecida hacia diseños más ligeros y delgados que mejoran la eficiencia aerodinámica. En este artículo, se presenta primero una visión general de las técnicas computacionales adoptadas a lo largo de los años. Luego se revisan los métodos principales para el modelado del flutter; se realiza una clasificación para distinguir entre métodos clásicos, donde el flujo de fluido no interactúa con la estructura, y métodos acoplados, donde se modela esta interacción. A continuación, se describen los algoritmos de acoplamiento más utilizados junto con sus beneficios y desventajas. Finalmente, se presenta una visión sobre las técnicas de reducción de orden del modelo aplicadas a cálculos estructurales y aerodinámicos en simulaciones de flutter de turbomáquinas, con el objetivo de reducir el costo computacional y permitir el tratamiento de fenómenos complejos en un tiempo razonable.

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