Análisis aeroacústico de las hélices contrarrotativas de un motor de rotor abierto en condiciones de despegue

Abstract

RESUMEN: El propósito de la presente investigación fue observar y analizar el comportamiento del fluido en las hélices contrarrotativas del motor de rotor abierto al realizar variaciones en las geometrías de estas. Dichas variaciones se realizaron con base en previas investigaciones realizadas por General Electric y la NASA, donde especificaron que el aumentar o disminuir el número de las palas, así como la separación entre ambos rotores, propiciaba o disminuía la generación de ruido. Esto se llevó a cabo analizando cinco geometrías de las palas, teniendo una configuración base, la cual cuenta con 12 palas en el rotor frontal y 10 palas en el rotor trasero. Posteriormente, el número de palas fue disminuido, contando con una segunda configuración con 10 palas en el rotor frontal y 8 palas en el rotor posterior. Así mismo, también se decidió aumentar el número de palas, generando una tercera configuración con 14 palas en el rotor frontal y 12 palas en el rotor trasero. Posteriormente, se decidió variar la distancia de separación entre ambos rotores, considerando que la configuración base contaba con una separación igual al 27% del diámetro de punta del rotor frontal. Por lo tanto, se generaron dos casos de estudio adicionales, con una separación entre rotores igual al 26% y 28% del diámetro de punta del rotor frontal, respectivamente. Los análisis numéricos se realizaron con el software NUMECA International, el cual es una plataforma especializada en turbomaquinaria y cuenta con distintos módulos, tales como AutoGrid5, con el que se realizó la configuración de la malla; FINE/Turbo, que es el módulo donde se llevó a cabo la simulación de los diferentes casos de estudio y CFView, que es con el que se realizó el análisis de los resultados obtenidos. Los resultados obtenidos, así como la interpretación de estos, se muestran en el presente trabajo, permitiendo conocer las características del fluido al interactuar con las diferentes configuraciones estudiadas y su contribución a la generación de ruido ABSTRACT: The aim of the present investigation was to observe and analize the behavior of the fluid when it passes through the contrarotative rotors when some geometrical characteristics are changed. Those variations in the geometry were based on previous investigations developed by General Electric and NASA, where they stablished that by increasing or diminishing the number of blades for each rotor and the distance between rotors, the noise level could either aggrandize or decrease. This was achieved by analyzing five different blades configurations, the first one being the base with 12 blades in the rotor and 10 blades in the rear rotor. For the second configuration, the number of blades decreased, having 10 and 8 blades in the front and rear rotor, respectively. Furthermore, in order to obtain a third configuration, the number of blades was increased, having 14 x 12 blades. Afterwards, the distance between rotors was changed considering that its value in the base case is equal to 27% of the diameter of the front rotor. Thus, two more configurations were obtained, with the distance equal to 26% and 28% of the diameter of the front rotor, respectively. The numerical analyses were developed with the software NUMECA International, which is a platform specialized in turbomachinery and has several modules, such as AutoGrid5, in which the grid was generated; FINE/Turbo, that is the fluid behavior solver, and CFView, in which the results were analyzed. These results and their interpretations are showed in the present investigation, allowing to understand the behavior of the fluid and its contribution to the noise generation.