¿Cómo afectan los conos de escape al rendimiento de los motores de turbina?

( Fuente )

Esto es mirar dentro del tubo de escape de un Rolls-Royce Trent 772B .

Los círculos morados marcan la forma del escape, tiene forma de anillo, también llamado anular.

Si no hubiera cono, el escape querrá llenar el espacio, creando arrastre, el cono ayuda a una transición suave de anular a circular sin este arrastre. Hasta donde yo sé, cada motor a reacción tiene uno, es una solución barata.

Con respecto a la velocidad del escape, si el cono está alojado en una forma convergente, de principio a fin será una transición de áreas iguales sin pérdida de velocidad. Si está expuesto, ocurrirá cierta pérdida de velocidad. Pero ocurriría una mayor pérdida de empuje si no hubiera un cono.

Y como muestra este extracto a continuación, una pequeña reducción en la velocidad es beneficiosa:

FLUJO DE GASES DE ESCAPE

El gas de la turbina del motor ingresa al sistema de escape a velocidades de 750 a 1200 pies por segundo, pero debido a que las velocidades de este orden producen grandes pérdidas por fricción, la velocidad del flujo disminuye por difusión. Esto se logra teniendo un área de paso creciente entre el cono de escape y la pared exterior.

El cono también evita que los gases de escape fluyan por la cara trasera del disco de la turbina. Es habitual mantener la velocidad en la salida de la unidad de escape a un número de Mach de aproximadamente 0,5, es decir, aproximadamente 950 pies por segundo. Se producen pérdidas adicionales debido a la velocidad residual del torbellino en la corriente de gas de la turbina. Para reducir estas pérdidas, los puntales traseros de la turbina en la unidad de escape están diseñados para enderezar el flujo antes de que los gases pasen a la tubería de chorro.

• AgentJayZ en YouTube lo explica aquí (comienza a las 3:30).
• Gracias a @mins por encontrar la página del sistema de escape vinculado.