Efeitos da ingestão de água na performance aerodinâmica de um compressor axial

A água líquida na atmosfera afeta a segurança e a estabilidade dos aero-motores em sua operação e ameaça a segurança do voo, pois quando a água líquida é ingerida pelos compressores, ela se fragmenta em gotas menores, que depois quicam, colidem com ou salpicam sobre as lâminas dos compressores, aumentando a perda de perfil e a resistência aerodinâmica. Como resultado, o desempenho dos compressores deterioraria após a ingestão de água. Para investigar os mecanismos subjacentes a essas mudanças de desempenho e as diferenças de fluxo no duto devido à ingestão de água, simulamos o fluxo bifásico gás-líquido dentro do Rotore 67 da Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço usando a abordagem Euleriana-Lagrangiana. Este artigo investiga razões água-ar que variam de 3% a 9% da massa total e diâmetros de gotículas entre 500 e 1500 μm. Simulações numéricas são usadas para examinar o fluxo e o desempenho do compressor sob diferentes condições de entrada. Os resultados demonstram que taxas mais altas de ingestão de água e diâmetros de gotículas menores diminuem a eficiência do compressor, devido ao aumento da geração de entropia. Eles também reduzem a vazão de massa, devido ao acúmulo de gotículas bloqueando o duto. Especificamente, gotículas de água reduzem a velocidade axial e aumentam significativamente as perdas por separação da camada limite na superfície de sucção das lâminas. Além disso, a ingestão de água mitiga parcialmente as perdas de fluxo de vazamento por folga nas pontas, enfraquece levemente a intensidade do choque e desloca a posição do choque para frente, enquanto provoca impacto mínimo nas perdas de acordes.