Revista UIS Ingenierías

Vol. 19 Núm. 1 (2020): Revista UIS Ingenierías
Artículos

Metodología de diseño y dinámica computacional de fluido del impulsor y voluta de un compresor centrífugo

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  • Juan Felipe Rincón-Franco,
  • Gabriel Fernando García-Sánchez
Juan Felipe Rincón-Franco
Universidad Pontificia Bolivariana
Gabriel Fernando García-Sánchez
Universidad Pontificia Bolivariana
DOI: https://doi.org/10.18273/revuin.v19n1-2020004

Publicado 2019-10-31

Palabras clave

  • compresor centrífugo,
  • impulsor,
  • voluta,
  • CFD

Cómo citar

Rincón-Franco, J. F., & García-Sánchez, G. F. (2019). Metodología de diseño y dinámica computacional de fluido del impulsor y voluta de un compresor centrífugo. Revista UIS Ingenierías, 19(1), 49–58. https://doi.org/10.18273/revuin.v19n1-2020004

Derechos de autor 2019 Revista UIS Ingenierías

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Resumen

En este artículo se presenta el diseño 3D del impulsor y voluta externa de un compresor centrífugo de una etapa mediante la combinación de 2 metodologías de diseño compatibles entre sí, calculando los parámetros termodinámicos y componentes geométricos respectivos. Además, se describe el proceso de obtención de las curvas de desempeño de un compresor mediante un análisis CFD de los componentes mencionados. Dichas curvas fueron comparadas con datos experimentales, con porcentajes de error entre los datos calculados y simulados de 3.26% para la eficiencia, 3.31% para la temperatura de salida, 13% para la presión total de salida y 7.14% para la presión estática de salida. La metodología de simulación fue validada al replicar los resultados de la investigación presentada por Mojaddam M., obteniendo porcentajes de error de 11.69% para la relación de presiones y 3.89% para las eficiencias isentrópicas.

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Referencias

[1] M. Mojaddam and R. K. Pullen, “Optimization of a Centrifugal Compressor Using the Design of Experiment Technique,” Appl. Sci., vol. 9, no. 2, 2019, doi: 10.3390/app9020291.

[2] R. H. Aungier, Centrifugal compressors : a strategy for aerodynamic design and analysis. ASME Press, 2000.

[3] R. H. Aungier, “Centrifugal compressor stage preliminary aerodynamic design and component sizing,” in Proceedings of the ASME Turbo Expo, 1995, vol. 1.

[4] K. H. Lüdtke, Process Centrifugal Compressors. Springer Berlin Heidelberg, 2004.

[5] A. Meroni, B. Zühlsdorf, B. Elmegaard, and F. Haglind, “Design of centrifugal compressors for heat pump systems,” Appl. Energy, vol. 232, pp. 139–156, 2018, doi: 10.1016/j.apenergy.2018.09.210.

[6] M. Casey, F. Gersbach, and C. Robinson, “An optimization technique for radial compressor impellers,” in Proceedings of the ASME Turbo Expo, 2008, vol. 6, no. PART C, pp. 2401–2411.

[7] F. Chu, F. Wang, X. Wang, and S. Zhang, “A model for parameter estimation of multistage centrifugal compressor and compressor performance analysis using genetic algorithm,” Sci. China Technol. Sci., vol. 55, no. 11, pp. 3163–3175, 2012, doi: 10.1007/s11431-012-5029-9.

[8] A. Hildebrandt and T. Ceyrowsky, “One-dimensional and three- dimensional design strategies for pressure slope optimization of high-flow transonic centrifugal compressor impellers,” J. Turbomach., vol. 141, no. 5, p. 11, May 2019, doi: 10.1115/1.4041907.

[9] A. J. Stepanoff, Centrifugal and axial flow pumps. Theory, design and application. Wiley, 1957.

[10] P. C. Hanlon, Compressor Handbook. McGraw-Hill, 2001.

[11] E. I. Gutiérrez Velásquez, “Determination Of A Suitable Set Of Loss Models For Centrifugal Compressor Performance Prediction,” Chinese J. Aeronaut., Vol. 30, No. 5, Pp. 1644–1650, 2017, Doi: 10.1016/J.Cja.2017.08.002.

[12] Rolls-Royce plc, The jet engine., 5th ed. Wiley, 2015.

[13] Y. Wan, J. Guan, and S. Xu, “Improved empirical parameters design method for centrifugal compressor in PEM fuel cell vehicle application,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 42, no. 8, pp. 5590–5605, 2017, doi: 10.1016/j.ijhydene.2016.08.162.

[14] P. J. Pritchard And J. C. Leylegian, Fox And Mcdonald’s Introduction To Fluid Mechanics, 8th Ed. Wiley Plus, 2011.

[15] M. Mojaddam and A. Hajilouy-Benisi, “Experimental and numerical flow field investigation through two types of radial flow compressor volutes,” Exp. Therm. Fluid Sci., vol. 78, pp. 137–146, 2016, doi: 10.1016/j.expthermflusci.2016.05.016.

[16] Y. A. Çengel and M. A. Boles, Termodinámica, 7th ed. McGraw-Hill, 2013.

[17] S. C. Chapra and R. P. Canale, Métodos numéricos para ingenieros, 5th ed. McGraw-Hill, 2006.

[18] D. C. J. Freitas, “Editorial,” J. Fluids Eng., vol. 115, no. 3, pp. 339–340, Sep. 1993, doi: 10.1115/1.2910144.

[19] M. Woelke, “Eddy Viscosity Turbulence Models emploed by Computational Fluid Dynamic,” Pr. Inst. Lotnictwa, vol. 191, no. 4, pp. 92–113, 2007.

[20] D. C. Wilcox, Turbulence modeling for CFD. DCW Industries, 2006.

[21] H. K. Versteeg and W. Malalasekera, An introduction to computational fluid dynamics : the finite volume method. Pearson Education Ltd, 2007.

[22] X. Yang, X. Zhu, C. Hu, and Z. Du, “Compressed dynamic mode decomposition for the analysis of centrifugal compressor volute,” Int. J. Heat Fluid Flow, vol. 74, pp. 118–129, 2018, doi: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2018.09.013.

[23] O. Atac, J.-E. Yun, and T. Noh, “Aerodynamic Design Optimization of a Micro Radial Compressor of a Turbocharger,” Energies, vol. 11, no. 7, p. 1827, Jul. 2018, doi: 10.3390/en11071827.