Turbo Compressores

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA

RESFRIAMENTO DE COMPONENTES EM TURBINAS A GÁS
LISTA 02 – ESCOAMENTO SECUNDÁRIO

GUSTAVO DA COSTA VILLAR
1. O que é escoamento cruzado ou escoamento secundário?
O escoamento secundário é um escoamento tridimensional gerado em um fluxo axial de uma turbo-máquina, que normalmente contém vórtices que aumentam as velocidades das componentes que são ortogonais ao fluxo primário. Estes são responsáveis por 30% da perda de pressão total em um estágio de turbina, o que leva a uma redução de 3% do rendimento da turbina.
2. Como se forma o vórtice ferradura ao redor da palheta na região próxima ao pé da pá?

O vórtice ferradura como pode ser visto na figura acima, é formado assim que o escoamento atinge a borda de ataque. Mais precisamente, forma-se quando a camada limite se separa em duas partes na borda de ataque da pá, que então se forma uma pressão de estagnação maior do que a pressão do escoamento que abaixo, o mesmo ocorre com a velocidade, assim gerando um vórtice que é empurrado para cada lado dessa separação pelo escoamento a montante, sendo que o lado de pressão do perfil aerodinâmico se desenvolve o vórtice conhecido como vórtice de passagem, do lado de sucção do perfil aerodinâmico, forma-se o vórtice contrário, com sentido oposto ao vórtice de passagem.
3. Qual a consequência do vórtice ferradura em termos de perdas e transferência de calor?
O vórtice ferradura é responsável por 30% da perda de pressão total em um estágio de turbina, o que leva a uma redução de 3% do rendimento da turbina. Também é responsável pela diminuição da taxa de transferência de calor entre a pá e escoamento, pois seu efeito rotacional faz com que o ar mais frio do filme de resfriamento seja separado da parede da pá e invertido pelo o escoamento quente vindo da câmara de combustão, permitindo então que a superfície da pá fique em contato com um fluxo mais quente ao invés de um fluxo de menor temperatura.
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