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[ES] El presente proyecto consistirá en la adecuación de un banco de ensayo de motores de combustión interna alternativos para el ensayo de un compresor centrífugo, y su posterior caracterización. Dicha adecuación consistirá en el acoplamiento del compresor al freno-motor eléctrico del que dispone la sala, la instalación de todos los sistemas auxiliares (lubricación y control de su temperatura, control de temperatura y presión del aire a la entrada del compresor, generador de pulsos, recirculación de aire...) y todo el conjunto de sensores que se utilizarán a la hora de realizar los ensayos experimentales

[ES] El presente trabajo final de máster de Ingeniería Aeronáutica se centra en la implementación de un modelo de choque, basado en el fenómeno físico, que pueda predecir la limitación y el funcionamiento posterior de un compresor centrífugo. El objetivo es obtener el mapa del compresor con la mayor rapidez posible sin perder precisión ni sentido físico. Partiendo de un código ya desarrollado, han sido necesarias varias modificaciones antes del estudio del choque. Se ha incluido el análisis de varios modelos de pérdidas y validarlos., [EN] This master¿s thesis in Aeronautical Engineering focuses on the implementation of a choke model, based on physical phenomena, that can predict the limitation and following operation of a centrifugal compressor. The goal is to obtain the compressor map as quickly as possible without losing accuracy and physical sense. Starting from an already developed code, several modifications have been necessary before the study of choke. The analysis of several loss models and their validation have been included., [CA] El present treball final de màster d’Enginyeria Aeronàutica se centra en la implementació d’un model de xoc, basat en el fenomen físic, que puga predir la limitació i el funcionament posterior d’un compressor centrífug. L’objectiu és obtindre el mapa del compressor amb la major rapidesa possible sense perdre precisió ni sentit físic. Partint d’un codi ja desenvolupat, han sigut necessàries diverses modificacions abans de l’estudi del xoc. S’ha inclòs l’anàlisi de diversos models de pèrdues i la seua validació

Este texto expone el diseño teórico de la etapa de compresión de un micro turborreactor mostrando como resultado un compresor centrífugo con álabes radiales con relación de compresión 10.95:1 y eficiencia isentrópica de 0.928, y un compresor centrífugo con álabes curvados hacia atrás con relación de compresión 7.6:1 y eficiencia isentrópica de 0.86. El procedimiento de diseño inicia con elección de las variables y datos previos de diseño, para obtener la geometría principal del impulsor, proponiendo dos diseños específicos de impulsores del mismo tamaño con diferente forma y curvatura de sus álabes. Posteriormente, se analiza el comportamiento teórico del fluido de trabajo, aire, a la entrada y salida de las dos topologías de compresor centrífugo. A consecuencia del análisis de la etapa anterior, son obtenidas las condiciones de diseño del sistema de arranque y de la geometría principal del difusor mecánico con álabes convergentes con ángulos de curvatura específica para cada impulsor de tal manera que sea analizado el fluido a la entrada y salida del difusor para las dos propuestas de compresor centrífugo con el mismo tamaño. Asimismo, se hace uso de la herramienta Flow Simulation de SOLIDWORKS para simular el comportamiento del fluido dentro de cada compresor, verificando el análisis diseño teórico. Finalmente, se muestran algunos compresores comerciales, mostrando las ventajas de los nuevos diseños propuestos., This text exposes the theoretical design of the compression stage of a turbojet, showing as a result a centrifugal compressor with radial blades with a compression ratio of 10.95: 1 and isentropic efficiency of 0.928, and a centrifugal compressor with backward curved blades with a compression ratio of 7.6: 1 and an isentropic efficiency of 0.86. The design procedure begins with the selection of the variables and previous design data, to obtain the main geometry of the impeller, proposing two specific designs of impellers of the same size with different shape and curvature of their blades. Subsequently, the theoretical behaviour of the working fluid, air, at the inlet and outlet of the two centrifugal compressor topologies is analyzed. As a result of the analysis of the previous stage, the design conditions of the starting system and the main geometry of the mechanical diffuser with convergent blades with specific curvature angles for each impeller are obtained in such a way that the fluid is analyzed at the inlet and outlet of the diffuser for the two centrifugal compressor proposals with the same size. Likewise, the SOLIDWORKS Flow Simulation tool is used to simulate the behaviour of the fluid within each compressor, verifying the theoretical design analysis. Finally, some commercial compressors are shown, showing the advantages of the new proposed designs.

[ES] Se implementa una simulación en CFD, mediante el programa STAR-CCM+, sobre un turbocompresor propio de un motor sobrealimentado de un vehículo con EGR de baja presión (LP-EGR) Se estudian dos configuraciones diferentes, una de ellas con una forma de T, correspondiente a la entrada de aire y a la de los gases de escape, y otra con una única entrada con una premezcla. En la configuración en T se analiza, por un lado, la mezcla de ambos flujos, y por otro las desviaciones en prestaciones y temperatura máxima que se alcanza en el rotor del compresor centrífugo frente a la configuración premezclada. Para ello se estudian dos puntos de funcionamiento, uno con una mayor temperatura de entrada de los gases de escape, y otra con una mayor tasa de los mismos.

[ES] Los mapas de compresor convencionales cubren los puntos de operación normales del compresor. Sin embargo, los códigos 0D-1D que utilizan dichos mapas para simular el comportamiento del compresor integrado en un motor necesitan extender el mapa para una mayor estabilidad y convergencia del cálculo. Es por ello que se propone la mejora de un modelo existente de extrapolación en términos de relación de compresión y rendimiento frente a gasto másico y régimen de giro. La robustez del modelo será validada mediante el uso de un gran número de mapas diferentes de compresor y comparada frente a otros modelos de extrapolación comerciales.

Este trabajo de final de grado tiene como objetivo principal averiguar la influencia que tiene sobre el funcionamiento de un compresor centrífugo una variación en su geometría. El parámetro estudiado ha sido el ángulo de salida de los álabes, y además se ha añadido la influencia del gasto másico con la finalidad de realizar un estudio paramétrico. Se ha partido de las bases de otro trabajo anterior sobre el mismo compresor, por lo que la geometría ya estaba creada. Se ha utilizado ANSYS BladeGen para modificar la geometría y ANSYS Meshing o ANSYS TurboGrid para mallar. También se ha realizado un estudio de independencia de malla para elegir la malla más adecuada que cumpla tanto requisitos de precisión como de tiempo de cálculo, ya que los cálculos se han realizado con un portátil, lo cual conlleva ciertas limitaciones. Por último se ha realizado el estudio paramétrico en el que se analiza la influencia del gasto másico y de la variación del ángulo de salida de los álabes sobre el rodete del compresor. Además se han comparado los resultados con los obtenidos de ensayos experimentales.

En este trabajo final de grado, se ha realizado un estudio paramétrico, con el fin de entender el comportamiento de un turbocompresor real ante una variación del ángulo de entrada del rodete o del caudal que trasiega; con el fin de estudiar posibles mejoras. Para ello se ha utilizado un software específico que permite simular una geometría real para después analizar los resultados obtenidos. El programa, llamado Ansys, incluye los distintos módulos necesarios a lo largo de las distintas fases propias de una simulación CFD.

El presente Proyecto Final de Carrera aborda el desarrollo de una metodo-logía que permite medir la transferencia de calor a través de la pared de la voluta de un compresor centrífugo. Mediante esta metodología se puede au-mentar el rango de valores de flujo de calor medido, mejorando la calidad de las correlaciones realizadas a partir de estos datos. En este proyecto, además del desarrollo teórico, también se lleva a cabo una campaña de ensayos sobre el compresor de baja presión de un turbocompresor de doble etapa siguien-do la metodología expuesta. Por una parte, esto permite validarla, y por otra, también permite hallar los coeficientes de una correlación que permite calcular el flujo de calor en condiciones distintas de las medidas.

El presente Trabajo de Fin de Máster exhibe los estudios realizados acerca del bombeo en el conjunto compresor centrífugo y motor alternativo. El estudio ha sido efectuado mediante simulación numérica tridimensional, unidimensional y cerodimensional además de la correspondiente validación en laboratorio de ensayos.

La presente tesis está enfocada al estudio del fenómeno de bombeo del turbo-compresor centrífugo, destinado a la sobrealimentación de motores de combustión interna alternativos de automoción. En primera instancia, se ha realizado una investigación del estado del arte actual referente a la sobrealimentación de motores. Así se determinó, entre otras cosas, que el fenómeno de bombeo se ha hecho relevante actualmente debido a la tendencia al downsizing de los motores, y por ende, a la creciente demanda de sobrealimentación. Se han desarrollado metodologías de ensayo que permiten estudiar el fenómeno de bombeo en los sistemas de sobrealimentación. Una de las propuestas es una técnica para provocar el bombeo de forma controlada en banco motor, que consiste en la inyección de aire en el colector de admisión del motor. Esta permite tomar en consideración las condiciones reales de operación del grupo de sobrealimentación. Asimismo, se ha propuesto un método de análisis mediante el espectro de los parámetros medidos, para identificar y determinar de forma precisa el comienzo del fenómeno de bombeo. Los ensayos en transitorios de motor también han tenido su parte relevante, demostrando buena concordancia con el método de inyección de aire. Junto al estudio experimental también ha estado la simulación computacional. Por una parte, la simulación unidimensional mediante un modelo de acción de ondas de presión, permitió representar el fenómeno de bombeo con buena concordancia respecto de la experimentación. Por otra parte, la simulación computacional fluido-dinámica tridimensional [CFD/URANS (Unsteady Reynolds Average Navier-Stokes)], se utilizó para estudiar los patrones de flujo que se desarrollan en el compresor centrífugo, lo que ha ayudado a la comprensión de los factores aerodinámicos implicados. En base a las herramientas experimentales y de modelado desarrolladas se realizó una extensa campaña de estudio del fenómeno de bombeo.

En la actualidad, los compresores centrífugos son parte fundamental de los motores de combustión interna alternativos sobrealimentados en consecuencia su diseño y optimización son fundamentales para maximizar la capacidad operativa de los compresores en el sistema motor así como también comprender cada uno de los fenómenos que pueden afectar su correcto desempeño en dicho sistema. En los últimos años la gran competencia industrial ha despertado un interés inusitado representado por los estudios e investigaciones referentes al diseño, desempeño y limitaciones de la maquina justificado por el incremento de alguna de las prestaciones del motor como la merma del consumo de combustible, el aumento de potencia o el descenso de emisiones contaminantes. Por medio de la experimentación y la realización de modelos matemáticos además de la experiencia que se va recogiendo de trabajos ya realizados no solo en el campo de los compresores centrífugos sino también de la experiencia adquirida en la industria de la aviación con los axiales sobre todo en términos de limitación y fenómenos de inestabilidad son los caminos seguidos orientados al desarrollo de los nuevos compresores empleados en la automoción. A lo largo de los años, en el Departamento de Máquinas y Motores Térmicos se ha ido desarrollando un modelo de compresor que puede servir como diagnostico a la hora de evaluar la utilidad y desempeño de un compresor centrífugo en un motor sobrealimentado, el cual puede ser modelado en su integridad gracias al robusto modelo de acción de ondas denominado WAM, que ha sido concebido íntegramente en el propio departamento sin embargo un compresor posee limites de funcionamiento que también deben ser tenidos en cuenta como el caso del fenómeno de bombeo, el cual puede romper el compresor y cuyo origen puede depender de varios factores. En el marco de esta tesis doctoral se han realizado varios estudios experimentales que tienen que ver con la evaluación del bombeo, su caracterización