Resumen:
El objetivo principal del presente trabajo es la determinación de las curvas de eficiencia y
razón de presión total de un de un turbocompresor, cuya geometría y características operacionales
son conocidas. Para ello se utilizó un modelo numérico basado en el software FLUENT. El modelo
numérico utiliza un modelo de turbulencia k-ε, con funciones de pared simples y asume
periodicidad. El fluido se considera como gas ideal compresible. La malla utilizada posee 930,000
elementos hexaédricos e incluye el pequeño espacio existente entre los álabes del rodete y la carcasa
estacionaria.
Los resultados obtenidos con el modelo CFD presentan una diferencia máxima de 12% con
respecto a los datos experimentales para el rango de flujo calculado. En las cercanías del punto de
diseño de la etapa, la diferencia entre los resultados obtenidos con el modelo y los experimentales no
supera el 4%.
El límite operacional superior del modelo concuerda con el límite experimental, con un error
inferior a 4.2%, sin embargo, el modelo no es capaz de predecir el límite inferior de manera exacta,
sino que permite estimar de manera cualitativa, la aparición de los fenómenos que preceden al límite
inferior. Estos fenómenos corresponden a pequeñas zonas de flujo reverso acompañadas de un
campo de presiones no homogéneo en el difusor.
Se implementó un modelo unidimensional de performance con el objetivo de comprar sus
resultados con los del modelo CFD, encontrándose que los resultados obtenidos con el modelo
unidimensional se ajustan con mayor exactitud a los datos experimentales para flujos iguales o
inferiores al de diseño. Para flujos cercanos al punto de diseño y superiores el modelo CFD presenta
un comportamiento cualitativamente más similar a los datos experimentales. En el punto de diseño
la diferencia entre la razón de presión estimada y la experimental alcanza un 2% y un 1.5% para el
modelo unidimensional y CFD respectivamente, mientras que para el caso de la eficiencia, estas
diferencias alcanzan 0.5% y 1.6% respectivamente.
En términos generales, el modelo implementado no resulta confiable para ser utilizado como
una herramienta de diseño o análisis, pues sólo produce resultados adecuados en las cercanías del
punto de diseño.