Influencias de los generadores de vórtice de micro rampa en el rendimiento del propulsor de chorro de agua de...

Área de la Ciencia:

• Dinámica de fluidos
• Arquitectura naval
• Acústico

Sus antecedentes:

• La separación del flujo en las entradas del casco del buque, especialmente en las bajas relaciones de velocidad de entrada (IVR), degrada el rendimiento de la propulsión por chorro de agua.
• Los métodos existentes para el control del caudal pueden ser complejos o menos eficaces en condiciones de funcionamiento específicas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la eficacia de los generadores de vórtice de micro-rampa (MRVG) para mitigar la separación del flujo y mejorar el rendimiento de los sistemas de propulsión de chorro de agua.
• Determinar los parámetros óptimos para el diseño del MRVG y evaluar su impacto en la uniformidad del caudal, la recuperación de la presión y la eficiencia de la propulsión.

Principales métodos:

• Se utilizaron simulaciones numéricas para analizar los efectos de los parámetros del MRVG (altura, ángulo de cuña, longitud lateral, espaciado longitudinal) en las características de flujo.
• Se realizó un cribado paramétrico para identificar las configuraciones óptimas de MRVG.
• Se evaluaron las métricas de rendimiento, incluida la uniformidad del flujo, el remolino, la distorsión de presión total, el empuje, la eficiencia de la propulsión, la pulsación de presión y la fuerza de excitación.

Principales resultados:

• Se encontró que la altura óptima del MRVG era del 20 al 40% del grosor de la capa límite aguas arriba; el ángulo y la longitud de la cuña mostraron efectos insignificantes.
• Con un IVR de 0,5, los MRVG optimizados redujeron la no uniformidad del flujo en un 41,5%, el remolino en un 74,0% y la distorsión de presión total en un 61,6%, al tiempo que aumentaron la recuperación de presión total en un 8,4%.
• El empuje mejoró en un 2,86%, la eficiencia de la propulsión en un 1,60%, y la amplitud de pulsación de la presión del impulsor se redujo en un 40,86%.

Conclusiones:

• Los MRVG son una valiosa técnica de control pasivo del caudal para mejorar el rendimiento general de los sistemas de propulsión por chorro de agua.
• La aplicación de los MRVG demuestra un potencial significativo para reducir la vibración y el ruido en la propulsión por chorro de agua a altas velocidades de crucero.
• Los MRVG ofrecen una solución simple pero eficaz para mejorar la eficiencia hidrodinámica y la estabilidad operativa.