Resumen

Los flujos de punta en las turbinas de gas modernas son principalmente transónicos en condiciones realistas y tienen un impacto significativo en el rendimiento general del empuje y la seguridad de las turbinas. Este estudio tiene como objetivo proporcionar una comprensión más profunda de los mecanismos que subyacen y controlan las características del flujo de punta. Se ha realizado una velocimetría de imágenes de partículas (PIV) y visualizaciones de Schlieren y del flujo de aceite para revelar la estructura básica de los campos de flujo de las puntas. Se desarrolló un modelo de dinámica de fluidos computacional y los resultados experimentales validaron su precisión. Se empleó FLUENT 18.0 para aplicar el modelo de turbulencia de Spalart-Allmaras y realizar cálculos bidimensionales que permitieron avanzar en la investigación. Los resultados de la visualización PIV y Schlieren indicaron que el flujo de la punta se aceleró rápidamente hasta el nivel transónico en la separación de la entrada de la brecha cuando la relación de presión de la brecha superó 2,0. Además, se generó una onda de choque oblicua cuando el flujo transónico de la punta se reacopló y luego se reflejó dentro de la brecha. La visualización del flujo de aceite proporcionó el correspondiente comportamiento de la capa límite en la pared inferior. Además, el cálculo del flujo de la punta transónica con respecto a varios tamaños y valores de presión demostró que el número de Reynolds es el parámetro clave que controla el campo de flujo del hueco. La similitud del flujo existía mientras el número de Reynolds se mantenía constante. Un análisis en profundidad de la simulación mejoró el rendimiento del modelo a la hora de predecir el tamaño de la separación de entrada, el coeficiente de descarga y el coeficiente de fricción en función del número de Reynolds. Los resultados del estudio proporcionan una referencia para el diseño y las pruebas de los huecos de los álabes del motor en condiciones reales.

• Materias:Motores (Mecánica) Vehículo espacial Ingeniería Aeronáutica
• Subjects:Engines Space vehicles Aeronautical Engineering
• Palabras claves:número de reynolds, visualización del flujo de aceite, modelo fluidodinámico, resultados de la visualización schlieren, rendimiento global del empuje, tamaño de la separación de entrada, flujo de puntas transónico, campo de flujo de puntas, comportamiento de la capa límite, características del flujo de puntas
• Keywords:reynolds number, oil flow visualization, fluid dynamic model, schlieren visualization results, overall thrust performance, inlet separation size, transonic tips flow, tips flow field, boundary layer behavior, tips flow characteristics