Estudo Numérico da Formação de Inlet Ground Vortices num Motor de Turbina de Gás Próximo do Solo Perante um Escoamento Cruzado

• Autor(a) principal: Vieira, Rafael Andrez
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/115904
• topic: CFD; ANSYS Fluent; Vórtice de Entrada a Partir do Solo; Escoamento Cruzado; Motor de Turbina de Gás; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica

Um motor de turbina de gás a operar próximo do solo na presença de um escoamento cruzado de ar, ao aumentar a sua potência, propicia a formação de um vórtice de entrada a partir do solo que pode provocar uma perda de eficiência no motor e diversos danos no seu interior, devido às distorções do escoamento e às perdas de pressão que ocorrem na entrada de ar. Estes vórtices estão igualmente associados à ocorrência de danos por objetos externos (FOD) nos motores devido à ingestão de detritos como pós, rochas ou outros objetos de maiores dimensões, sendo a ingestão de pó responsável pela corrosão das pás dos compressores que reduz o seu tempo de vida útil. O objetivo desta dissertação consiste no estudo das condições em que ocorre a formação de vórtices de solo para diferentes razões de velocidade de admissão (푈푖/푈∞) e alturas adimensionais (ℎ/퐷푖) de um modelo à escala real de um motor na presença de vento cruzado. Recorrendo ao software comercial ANSYS Fluent 2019 R2, foram analisados os regimes em que ocorre este fenómeno para diferentes velocidades do ar à entrada do motor e para dois modelos de turbulência (푘 − 휀 Realizable e 푘 − 휔 SST), mantendo constantes os restantes parâmetros nas primeiras simulações. Posteriormente, procedeu-se a uma análise análoga para alturas adimensionais distintas das primeiras. Neste trabalho, verificou-se o surgimento de uma região de baixa pressão a montante da entrada de ar do motor para diferentes combinações dos parâmetros 푈푖/푈∞ e ℎ/퐷푖 , permitindo a identificação do núcleo do vórtice de solo nos casos em que este surgiu e observou-se adicionalmente o surgimento de vórtices secundários, nomeadamente os trailing vortices.