Estudio numérico de la influencia de la inclinación axial de los álabes en el desempeño de un compresor axial multi-etapas.

Abstract

Resumen En el presente estudio se utilizó la metodología de vórtice libre para realizar el diseño de un compresor axial de siete etapas, el cual se tomó como configuración base para implementar una inclinación axial positiva y negativa, sobre los álabes del rotor y del estator, con el objetivo de observar la variación del desempeño del compresor. Posteriormente se realizó una simulación numérica con un programa comercial de dinámica de fluidos computacionales, NUMECA International, el cual utiliza la metodología de los volúmenes finitos para resolver las ecuaciones Reynolds-Promedio Navier-Stokes. Con este programa se obtuvieron las características del compresor para seis condiciones de frontera y siete velocidades de rotación diferentes. Los resultados mostraron que la modificación del comportamiento del flujo a causa de la inclinación axial, conduce a incrementar la eficiencia en la mayoría de los puntos de operación, sin embargo, en muy pocos de estos se obtuvo un incremento de la relación de presiones. En el caso específico de la configuración con la inclinación axial positiva, se observa un incremento del rango de operación para tres velocidades de rotación, por su parte, la configuración con la inclinación axial negativa tiene un incremento del rango de operación solo para dos velocidades de rotación. Abstract With base on the free vortex methodology, the design of a seven-stage axial compressor was develop in the current study. This was taken as the base line to obtain a positive and negative sweep configuration, with the aim to show the change in the performance of the compressor, because of the sweep of the blades and vanes. Then a numerical simulation with the software NUMECA International was developed, for six boundary conditions and seven rotational speeds, to obtain the performance map for each configuration. The results shown that the change in the compressor performance because of the swept blades and vanes yields to increase the efficiency for almost all the operational points, however, an increase in the pressure ratio was achieved just in a few ones. On the other hand, the positive sweep configuration shows an operational range increase, for three rotational speeds, meanwhile, the negative sweep configuration shows an operational range increase just for two rotational speeds.