Resumen

Se realizó un estudio combinado experimental y computacional para investigar la erosión de las superficies de los álabes con revestimiento de barrera térmica (TBC) por ingestión de partículas de alúmina en una turbina de una sola etapa. En la investigación experimental, se realizaron pruebas para determinar las tasas de erosión y las características de restitución de las partículas en diferentes condiciones de impacto. Los resultados experimentales muestran que las tasas de erosión aumentan con el incremento del ángulo de impacto, la velocidad de impacto y la temperatura. En las simulaciones computacionales, se utiliza un enfoque Euler-Lagrangiano en dos etapas para obtener soluciones numéricas a las ecuaciones de Navier-Stokes compresibles tridimensionales promediadas por Reynolds y a las ecuaciones de movimiento de las partículas en cada marco de referencia de paso de álabe. Se desarrollaron funciones definidas por el usuario (UDF) para representar correlaciones basadas en experimentos para los modelos de interacción de la superficie de las partículas y los modelos de tasas de erosión TBC. Las UDF se emplearon en las simulaciones tridimensionales de la trayectoria de las partículas para determinar las características de rebote de las partículas y las tasas de erosión TBC en las superficies de los álabes. Se presentan resultados computacionales en una turbina comercial y en una turbina de automoción diseñada por la NASA. Se discuten las similitudes entre los patrones de erosión en las dos turbinas para la ingestión uniforme de partículas y para la ingestión de partículas concentrada en el 5% interior y exterior de la envergadura del álabe del estator para representar la refrigeración por flujo del revestimiento de la cámara de combustión.

• Materias:Máquinas eléctricas Mecánica de fluidos Motores (Mecánica) Turbina eólica Turbomáquina
• Subjects:Electric machines Fluid mechanics Engines Wind turbine Turbomachine
• Palabras claves:superficies de álabes, tasas de erosión, modelos de tasas de erosión tbc, marco de referencia de paso de álabes, simulaciones dimensionales de trayectorias de partículas, modelos de interacción de superficies de partículas, tasas de erosión tbc, diferentes condiciones de impacto, reynolds compresible dimensional, características de rebote de partículas
• Keywords:blade surfaces, erosion rates, tbc erosion rates models, blade passage reference frame, dimensional particle trajectory simulations, particle surface interaction models, tbc erosion rates, different impact conditions, dimensional compressible reynolds, particle rebound characteristics