Análisis del Rendimiento Fuera de Diseño y las Características de Acoplamiento Termo-Fluido-Estructural de un Eyector...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Mecánica
• Dinámica de Fluidos
• Ciencia de Materiales

Sus antecedentes:

• Falta de investigación sistemática sobre la integridad estructural de los eyectores ajustables bajo acoplamiento termo-fluido-estructural (TFS).
• Importancia de comprender el rendimiento fuera de diseño para la fiabilidad del eyector.

Objetivo del estudio:

• Simular y analizar numéricamente el acoplamiento TFS de un eyector de aire ajustable en condiciones fuera de diseño.
• Investigar las características del flujo interno y las respuestas estructurales en varias aperturas de aguja.
• Identificar los puntos débiles estructurales y proponer mejoras en el diseño.

Principales métodos:

• Simulación numérica de acoplamiento TFS unidireccional en estado estacionario utilizando la plataforma Workbench.
• Análisis de la mecánica de fluidos internos y estructural en diferentes aperturas de aguja.
• Identificación de la carga térmica como el factor de tensión dominante.

Principales resultados:

• La carga térmica es el principal impulsor de la tensión y deformación del eyector, principalmente alargamiento axial.
• La deformación térmica máxima ocurre en la sección de salida del eyector.
• La salida de la boquilla se identifica como el punto débil estructural, con una tensión máxima de 196,8 MPa para una apertura mínima de la aguja.

Conclusiones:

• Las líneas de choque y el desplazamiento de la aguja influyen significativamente en la deformación y tensión térmicas.
• Se propone un diseño de boquilla compuesta con un sustrato de aleación Invar niquelada para mitigar la tensión y deformación térmicas.
• Los hallazgos ofrecen información valiosa para el diseño estructural y la optimización de eyectores en entornos de alta temperatura e inestables.