Mejorando la descripción de la transferencia de calor virtual de flujos en espacios anulares desarrollados y no desarrollados a altos números de Taylor

Resumen Las densidades de potencia incrementadas de las máquinas eléctricas están, entre otros factores, relacionadas también con el aumento de las velocidades de rotación de los rotores. Estos se pueden combinar con flujo axial para mejorar la transferencia de calor en el espacio anular. Las altas velocidades de rotación y axiales resultantes se caracterizan por altos números de Taylor (Ta) y Reynolds (Re). Tales regímenes de flujo aún no están descritos a fondo. Las razones radican en las complejas interacciones entre las condiciones de operación, la geometría del espacio anular y las condiciones en la entrada del espacio, que afectan el desarrollo del flujo en el espacio. Cada uno de estos impactos varía entre diferentes máquinas eléctricas, lo que añade complejidad a la descripción. Para abordar esto, se realiza un estudio numérico basado en simulaciones CFD en 3D. El estudio tiene en cuenta los impactos del acondicionamiento del flujo en la entrada al espacio anular y la posibilidad de que las estructuras turbulentas de pequeña escala no estén bien resueltas a altos números de Ta. Así, se aplican diferentes configuraciones de entrada utilizando modelos RANS y LES. Los resultados se comparan con datos experimentales y numéricos disponibles y proporcionan una valiosa visión sobre los requisitos para una descripción confiable de la transferencia de calor en las condiciones de flujo cada vez más interesantes.