Simulación 3D del flujo en un compresor centrífugo por medio de herramientas CFD bajo carga parcial

3D flow simulation in a partially loaded centrifugal compressor using CFD tools

El presente artículo presenta el procedimiento llevado a cabo para simular el ujo de aire en un compresor centrífugo HOLSET HT3B por medio de FLUENT® y GAMBIT®, paquetes de CFD (Computer Fluid Dynamics) basados en la técnica de volúmenes finitos. Inicialmente se presentan algunas consideraciones importantes que deben tenerse en cuenta al usar las herramientas que este método ofrece para la simulación de flujos. Posteriormente se describirá el proceso seguido para obtener los resultados preliminares de la simulación y se discutirán brevemente las características más relevantes de los mismos. Es importante mencionar que este artículo hace referencia a la simulación inicial del flujo en el compresor mencionado, y que uno de sus principales aportes es el de hacer recomendaciones para la realización del ajuste de los parámetros de operación escogidos.

INTRODUCCIÓN

La presente simulación hace parte de las actividades de investigación y apropiación en simulación de campos de flujo, emprendidas en el marco del proyecto de investigación “Formulación y Evaluación de un Sistema Alterno de Generación Local de Energía a partir de Microturbinas”, el cual se desarrolla actualmente con el apoyo del departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica de la Universidad Nacional de Colombia (DIMM). De forma previa se han desarrollado, dentro del DIMM, modelos CFD de flujos en turbomaquinaria para diferentes aplicaciones, los cuales debido a distintas limitaciones se han restringido a la simulación en dos dimensiones de tales flujos. En este artículo se describe el primer acercamiento hecho en el DIMM a simulaciones tridimensionales de flujos en turbomaquinaria, con metodologías de aplicación académica mediante el uso de herramientas CFD comerciales.

De esta forma, con esta simulación se busca comenzar a construir conocimiento en torno al manejo de modelos tridimensionales en paquetes de CFD comerciales como FLUENT® y GAMBIT®, y particularmente en torno al manejo de modelos de compresores centrífugos de la escala de los turbocargadores empleados en vehículos automotores.

El objeto de este artículo es presentar la metodología que ha sido utilizada para la simulación tridimensional del flujo de aire a través del compresor centrífugo de un turbocargador HOLSET HT3B, indicando los parámetros y las consideraciones que mejores resultados presentaron a lo largo de todo el proceso de simulación.