TRABAJO FIN DE GRADO EN INGENIERA AEROESPACIAL SIMULACIN
TRABAJO FIN DE GRADO EN INGENIERÍA AEROESPACIAL SIMULACIÓN CFD 3 D DE UN TURBOCOMPRESOR EN PUNTOS DE FUNCIONAMIENTO FUERA DE DISEÑO Autor: José Israel Sánchez García Director: Dr. Roberto Navarro García
1 Introducción 2 Estudio puntos cercanos a la línea de choque 3 Estudio puntos cercanos a la línea de bombeo 4 Análisis incidencia del flujo 5 Conclusiones Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA 2/16
1. Introducción • Proyecto de estudio del comportamiento de un compresor en puntos de funcionamiento fuera de diseño mediante el software de fluidodinámica computacional STAR-CCM+. Simulación de puntos en CFD Aplicar criterios convergencia Objetivos Estudio puntos fuera de diseño Estudio ángulos incidencia Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA 3/16
1. Introducción • Geometría del compresor del turbogrupo. Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA 4/16
1. Introducción • Mapa del compresor del turbogrupo. Relacion de compresión frente a gasto 2. 80 2. 60 2. 40 Relación de compresión (-) 2. 40 2. 20 2. 00 80 000 cfd 2. 00 1. 80 120000 80 000 cfd 100 000 cfd 140 000 cfd 120 1. 60 160 000 cfd 1. 40 180 000 cfd 170 000 cfd 1. 20 1. 00 0. 00 E+00 2. 00 E-02 Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA 4. 00 E-02 6. 00 E-02 Gasto másico (kg/s) 8. 00 E-02 1. 00 E-01 1. 20 E-01 5/16
1 Introducción 2 Estudio puntos cercanos a la línea de choque 3 Estudio puntos cercanos a la línea de bombeo 4 Análisis incidencia del flujo 5 Conclusiones Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA 6/16
2. Estudio puntos cercanos a la línea de choque • Campo vectorial de velocidad y campo escalar de Mach. Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA 7/16
1 Introducción 2 Estudio puntos cercanos a la línea de choque 3 Estudio puntos cercanos a la línea de bombeo 4 Análisis incidencia del flujo 5 Conclusiones Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA 8/16
3. Estudio puntos cercanos a la línea de bombeo • Campo vectorial de velocidad y campo escalar de temperatura. Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA 9/16
3. Estudio puntos cercanos a la línea de bombeo • Campo vectorial de velocidad y campo escalar de número de Mach. A 1· c 1· ρ1 = A 2· c 2· ρ2 Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA 10/16
1 Introducción 2 Estudio puntos cercanos a la línea de choque 3 Estudio puntos cercanos a la línea de bombeo 4 Análisis incidencia del flujo 5 Conclusiones Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA 11/16
4. Análisis de la incidencia del flujo • ¿Qué es la incidencia? Incidencia = β flujo - β metal • Comparación entre la incidencia teórica y la obtenida en CFD. Flujo Axial (α 0 = 0º) Hipótesis Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA Área corona circular Densidad constante 12/16
4. Análisis de la incidencia del flujo Incidencia vs Radio - 120 krpm 40 30 20 84 CFD 0 0. 0055 -10 -20 -30 -40 84 Teórica 35 g/s 120 krpm 58 84 40 5 0 0. 0075 0. 0095 0. 0055 -2 30 0 -4 20 0. 0055 -6 -5 10 -8 -10 0 0. 0055 -12 -10 -15 -14 -20 -16 -20 -30 -18 -40 -25 -20 β 1(º) 10 Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA 0. 0115 0. 0105 0. 0135 0. 0155 58 CFD 0. 0175 0. 0195 58 Teórica 35 CFD 0. 0155 35 Teórica Inc. CFD (º) 0. 0105 0. 0155 Inc. Teórica (º) Radio (mm) 13/16
1 Introducción 2 Estudio puntos cercanos a la línea de choque 3 Estudio puntos cercanos a la línea de bombeo 4 Análisis incidencia del flujo 5 Conclusiones Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA 14/16
5. Conclusiones En puntos de funcionamiento cercanos a bombeo aparece el fenómeno de los reflujos o flujo semicomprimido en el rotor que va en dirección contraria al flujo principal Los reflujos producen un estrechamiento en la entrada que eleva la velocidad del flujo principal y le transmite cantidad de movimiento angular que lo desvía de su dirección axial. Los reflujos mejoran la incidencia en los puntos cercanos a bombeo, alejando los resultados de los esperados teóricamente y logrando un mayor campo de trabajo en el mapa de compresor. Trabajo Final de Grado José Israel Sánchez García GIA 15/16
MUCHAS GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN Autor: José Israel Sánchez García Director: Dr. Roberto Navarro García
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