Tratamientos Porosos Estructurados Impresos en 3D para el Control de Flujo alrededor de un Cilindro Circular
Autores: Bathla, Pranjal; Kennedy, John
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Tratamientos Porosos Estructurados Impresos en 3D para el Control de Flujo alrededor de un Cilindro Circular
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Recubrimientos porosos
Control de flujo
Estructuras de celosía
Intensidad de turbulencia
Número de Reynolds
Impresoras MSLA
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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El uso de recubrimientos porosos es uno de los métodos de control de flujo pasivo utilizados para reducir la turbulencia, el ruido y las vibraciones generadas debido al flujo de fluidos. Los recubrimientos porosos para la estabilización del flujo tienen potencial para ser una solución ligera, rentable y personalizable. El diseño y el rendimiento de un recubrimiento poroso estructurado dependen de múltiples parámetros de control como el tamaño de la red, el grosor de los soportes, la estructura/geométrica de la red, etc. Este estudio investigó la idoneidad de las impresoras 3D MSLA para fabricar recubrimientos porosos basados en diseños de celdas unitarias para optimizar redes porosas para el control del flujo detrás de un cilindro. El número de Reynolds utilizado fue de 6.1x10^4-1.5x10^5 y las mediciones de flujo se realizaron utilizando una sonda de hilo caliente. Se llevaron a cabo diferentes conjuntos de experimentos para un solo cilindro con parámetros de control variables para lograr los mejores diseños de red. Se encontró que las estructuras de red con mayor porosidad producían una menor intensidad de turbulencia en la estela del cilindro. Sin embargo, para estructuras de red de porosidad constante, hubo una diferencia negligible en los niveles de turbulencia y velocidad media de la estela. El grosor del recubrimiento no tuvo una relación lineal con la reducción de turbulencia, lo que sugiere un valor de grosor óptimo. Para recubrimientos de porosidad constante, el conteo de celdas en el grosor del recubrimiento no influyó en la turbulencia ni en la velocidad media de la estela. Diseños de recubrimiento parcial como recubrimientos helicoidales y espaciados tuvieron un rendimiento comparable al de un recubrimiento completo. Se encontró que las impresoras MSLA eran capaces de fabricar redes porosas delgadas y complejas.
Descripción
El uso de recubrimientos porosos es uno de los métodos de control de flujo pasivo utilizados para reducir la turbulencia, el ruido y las vibraciones generadas debido al flujo de fluidos. Los recubrimientos porosos para la estabilización del flujo tienen potencial para ser una solución ligera, rentable y personalizable. El diseño y el rendimiento de un recubrimiento poroso estructurado dependen de múltiples parámetros de control como el tamaño de la red, el grosor de los soportes, la estructura/geométrica de la red, etc. Este estudio investigó la idoneidad de las impresoras 3D MSLA para fabricar recubrimientos porosos basados en diseños de celdas unitarias para optimizar redes porosas para el control del flujo detrás de un cilindro. El número de Reynolds utilizado fue de 6.1x10^4-1.5x10^5 y las mediciones de flujo se realizaron utilizando una sonda de hilo caliente. Se llevaron a cabo diferentes conjuntos de experimentos para un solo cilindro con parámetros de control variables para lograr los mejores diseños de red. Se encontró que las estructuras de red con mayor porosidad producían una menor intensidad de turbulencia en la estela del cilindro. Sin embargo, para estructuras de red de porosidad constante, hubo una diferencia negligible en los niveles de turbulencia y velocidad media de la estela. El grosor del recubrimiento no tuvo una relación lineal con la reducción de turbulencia, lo que sugiere un valor de grosor óptimo. Para recubrimientos de porosidad constante, el conteo de celdas en el grosor del recubrimiento no influyó en la turbulencia ni en la velocidad media de la estela. Diseños de recubrimiento parcial como recubrimientos helicoidales y espaciados tuvieron un rendimiento comparable al de un recubrimiento completo. Se encontró que las impresoras MSLA eran capaces de fabricar redes porosas delgadas y complejas.