Aplicação de um método de interacção fraca víscidoinvíscido no projecto da roda de uma turbina axial

Resumen

É apresentada uma metodologia de projecto que combina o método da curvatura de linhas de corrente com o método de painel com interacção viscosa. O método de curvaturas de linhas de corrente é usado na determinação do escoamento meridiano que se assume axissimétrico. O escoamento entre pás, que se considera desenvolver em superfícies de corrente cilíndricas coaxiais com o eixo da turbina, é resolvido pelo método de painel para uma cascata de perfis com interacção fraca víscido-invíscido. No método de painel utilizado, os perfis da pá são discretizados em elementos rectilíneos com distribuições de fontes de intensidade constante. A circulação em torno dos perfis é simulada utilizando uma distribuição de vórtices ao longo da linha média do perfil, cuja intensidade é dada por 0,4 0 m γ = γ s , onde sm é a distância medida a partir do bordo de fuga ao longo da linha média do perfil e γ0 é uma constante determinada pela aplicação da condição de Kutta. A camada limite ao longo da superfície do perfil é calculada utilizando o método integral de Thwaites na zona laminar e o método de Head na zona turbulenta; a transição da camada limite é condensada num único ponto. O efeito da camada limite no escoamento potencial é simulado pela introdução de uma velocidade de transpiração na superfície do perfil. Os perfis escolhidos para a pá são do tipo NACA série 6 modificada. Uma distribuição linear de espessura máxima dos perfis ao longo do raio é especificada. A flecha dos perfis e o ângulo de calagem são ajustados de modo a induzirem a deflexão pretendida e a obter uma distribuição suave de pressão ao longo do contorno do perfil. A metodologia é aplicada com sucesso no projecto de uma pequena turbina tubular do tipo axial. Os resultados obtidos são comparados com os obtidos por um um método de projecto análogo em escoamento invíscido. A aplicação do método é simples, pouco dispensiosa em tempo de CPU e permite, quando comparado com o projecto invíscido, detectar a possibilidade de ocorrência de separação de camada limite.