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Martel, CarlosAutor o Coautor

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10 de julio de 2024
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Rotating Stall Inception Prediction Using an Eigenvalue-Based Global Instability Analysis Method

Publicado en: International Journal of Turbomachinery, Propulsion and Power. 9 (2): 20- - 2024-06-01 9(2), DOI: 10.3390/ijtpp9020020

Autores:

Xu, SR; Yuan, CJ; He, C; Cao, DM; Sun, DK; Martel, C; Chen, HH; Wang, DX
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Afiliaciones

Beihang Univ, Sch Energy & Power Engn, Beijing 100191, Peoples R China - Autor o Coautor
Northwestern Polytech Univ, Sch Power & Energy, Xian 710072, Peoples R China - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Dept Matemat Aplicada Ingn Aerosp, ETSI Aeronaut & Espacio, Madrid 28040, Spain - Autor o Coautor
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Resumen

The accurate prediction of rotating stall inception is critical for determining the stable operating regime of a compressor. Among the two widely accepted pathways to stall, namely, modal and spike, the former is plausibly believed to originate from a global linear instability, and experiments have partially confirmed it. As for the latter, recent computational and experimental findings have shown it to exhibit itself as a rapidly amplified flow perturbation. However, rigorous analysis has yet to be performed to prove that this is due to global linear instability. In this work, an eigenanalysis approach is used to investigate the rotating stall inception of a transonic annular cascade. Steady analyses were performed to compute the performance characteristics at a given rotational speed. A numerical stall boundary was first estimated based on the residual convergence behavior of the steady solver. Eigenanalyses were then performed for flow solutions at a few near-stall points to determine their global linear stability. Once the relevant unstable modes were identified according to the signs of real parts of eigenvalues, they were examined in detail to understand the flow destabilizing mechanism. Furthermore, time-accurate unsteady simulations were performed to verify the obtained eigenvalues and eigenvectors. The eigenanalysis results reveal that at the rotating stall inception condition, multiple unstable modes appear almost simultaneously with a leading mode that grows most rapidly. In addition, it was found that the unstable modes are continuous in their nodal diameters, and are members of a particular family of modes typical of a dynamic system with cyclic symmetries. This is the first time such an interesting structure of the unstable modes is found numerically, which to some extent explains the rich and complex results constantly observed from experiments but have never been consistently explained. The verified eigenanalysis method can be used to predict the onset of a rotating stall with a CPU time cost orders of magnitude lower than time-accurate simulations, thus making compressor stall onset prediction based on the global linear instability approach feasible in engineering practice.
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Palabras clave

Eigenvalue analysisFlowGlobal instabilityOnseRotating stallStabilityUnsteady simulatioUnsteady simulation

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista International Journal of Turbomachinery, Propulsion and Power debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición 21/55, consiguiendo con ello situarse como revista Q2 (Segundo Cuartil), en la categoría Engineering, Aerospace. Destacable, igualmente, el hecho de que la Revista está posicionada en el Cuartil Q2 para la agencia Scopus (SJR) en la categoría Mechanical Engineering.

Independientemente del impacto esperado determinado por el canal de difusión, es importante destacar el impacto real observado de la propia aportación.

Según las diferentes agencias de indexación, el número de citas acumuladas por esta publicación hasta la fecha 2026-04-09:

  • WoS: 1
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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-09:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 3.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 3 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 1.
  • El número de menciones en la red social X (antes Twitter): 2 (Altmetric).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/90764/

Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

  • Visualizaciones: 96
  • Descargas: 72
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: China.

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Reconocimientos ligados al ítem

This research was funded by Science Center for Gas Turbine Project (Project No. P2022-C-II-001-001), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 52006177 and 51976172) and the National Science and Technology Major Project (Grant No. 2017-II-0009-0023).
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