obtenidos experimentalmente difieren considerablemente de los obtenidos con el paquete de DFC Fluent, con el fin de comparar las tendencias que arrojan los dos métodos de análisis empleados, se adimensionalizaron ambos conjuntos de perfiles en función de la velocidad media axial para cada velocidad de giro del ventilador. Estos perfiles se muestran en las gráficas 6.17 a 6.20.
Análisis de Resultados
Figura 6.15.- Acercamiento de la gráfica de perfiles de velocidad axial.
Análisis de Resultados
Tiburcio Fernández Roque 111 SEPI-ESIME Zacatenco-IPN Figura 6.17.- Perfiles de velocidad axial adimensional experimentales
Figura 6.18.- Perfiles de velocidad tangencial adimensional experimentales, con respecto a Um.
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Figura 6.19.- Perfiles de velocidad axial adimensional obtenidos con Fluent.
Análisis de Resultados
Tiburcio Fernández Roque 113 SEPI-ESIME Zacatenco-IPN Comparando los perfiles de velocidad axial adimensional, figuras 6.17 y 6.19 se determina que:
a).- El rango para la velocidad axial inversa experimental va de –0.53 a –0.65, mientras que Fluent proporciona un rango que va de –0.83 a -1.02 correspondiendo en ambos casos el mayor valor para una velocidad de giro del ventilador de 400 rpm y el menor para 1300 rpm.
b).- El radio para velocidad axial cero se ubica experimentalmente entre el 15 y el 22.5 % del radio del tubo mientras que Fluent proporciona un rango que va del 32.6 al 35.9%. Sin embargo ambos métodos arrojan el resultado de que el radio para U=0 es mayor cuando la velocidad de giro del ventilador es de 400 rpm y menor para 1300 rpm y que disminuye con el incremento de la velocidad de giro alcanzando el menor radio para una velocidad de 900 rpm y que dicho valor ya no cambia con el incremento de la velocidad de giro.
c).- El rango obtenido para la velocidad axial adimensional máxima experimental es de 1.29 a 1.45 veces la velocidad axial media, mientras que Fluent proporciona un rango que va del 1.44 a 1.52. Con ambos métodos se obtiene que el valor máximo de la velocidad axial adimensional corresponde a una velocidad de giro de 400 rpm y disminuye con el incremento de las rpm, aunque esta variación no es muy clara en las curvas experimentales. d).- La ubicación de la velocidad axial adimensional máxima tanto experimental como numérica corresponde al 80% del radio del tubo aunque la forma de la parte superior de las curvas experimentales son prácticamente planas en una gran región del tubo, desde el 45% hasta el 85% del radio del tubo. Por su parte, las curvas de velocidad axial adimensional obtenidas con Fluent muestran claramente que la velocidad axial adimensional máxima disminuye con el incremento de la velocidad de giro hasta una velocidad de 900 rpm, a partir de la cual ya no cambia. Así mismo, la posición de la velocidad axial máxima se mantiene invariable.
Con respecto a los perfiles de velocidad tangencial adimensional, figuras 6.18 y 6.20, se observa que:
e).- Las curvas experimentales indican que el valor máximo de la velocidad tangencial adimensional está en el rango de 0.78 a 0.86, mientras que Fluent arroja que el rango es de 1.61 a 1.79, coincidiendo ambos en que el menor valor corresponde a una velocidad de giro de 400 rpm y el máximo para 1300 rpm.
f).- La ubicación de la velocidad tangencial adimensional máxima, de manera experimental se encuentra que está al 43.5% del radio del tubo y que esta no varía con la velocidad de giro del ventilador. Por su parte Fluent arroja que la velocidad tangencial adimensional máxima se ubica en un rango que va del 69.6% al 71.8 % correspondiendo el menor valor a la velocidad de giro de 400 rpm y la máxima a 1300 rpm.
g).- Un dato importante encontrado se relaciona con la forma de la pendiente de las curvas en la región en la que se considera que el torbellino se comporta como un vórtice forzado (desde el centro del tubo hasta donde se alcanza la velocidad máxima); como se puede
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observar tanto en las figuras 6.17 y 6.19, dicha pendiente no es recta, aunque en las gráficas experimentales la curvatura es pequeña siendo esta mas notable cuando la velocidad de giro es baja (400 a 700 rpm). Lo anterior indica que el comportamiento del núcleo del torbellino difiere un poco del comportamiento como sólido rígido y por tanto que la velocidad tangencial no es directamente proporcional al radio. Esto se hace mas evidente en los resultados proporcionados por Fluent a pesar de que en la entrada del modelo computacional se estableció una velocidad tangencial que varía directamente con la posición radial como se puede ver en la figura 4.9.
Con relación a la intensidad del torbellino, la diferencia entre los resultados obtenidos con ambos métodos es muy grande; esto se debe principalmente a que Fluent proporciona velocidades tangenciales mucho mayores (el doble en las velocidades máximas) que las obtenidas experimentalmente, aunque existe semejanza en la tendencia a incrementar ligeramente la intensidad del torbellino con el número de Reynolds.
Finalmente se compara la variación de la intensidad del torbellino tomando en cuenta el flujo axial inverso con la intensidad del torbellino calculada con base en los perfiles de velocidad axial y tangencial obtenidos con el sensor 55P61 fijo (sin considerar el flujo axial inverso), cuya gráfica se muestra en la figura 6.21. En la misma figura se muestra la variación de la intensidad del torbellino considerando el flujo axial inverso en función de la velocidad de giro del ventilador. Como se observa, la intensidad del torbellino con el sensor fijo es menor y presenta una mayor tasa de crecimiento con el incremento de las rpm.
Figura 6.21.- Variación de la intensidad del torbellino con la velocidad de giro del ventilador, sensor 55P61.
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Tiburcio Fernández Roque 115 SEPI-ESIME Zacatenco-IPN