Alguma modelagem e análise experimental na indústria de turbocompressores

Modelo de motor unidimensional

Um modelo unidimensional foi desenvolvido para prever o desempenho de uma turbina de fluxo radial enviado para condições de fluxo instáveis. Diferente de outras abordagens antes, a turbina foi simulada separando os efeitos do invólucro e do rotor no fluxo instável e modelando as múltiplas entradas do rotor da voluta.

É uma maneira simples e eficaz de representar a voluta da turbina por uma rede de tubos unidimensionais, a fim de capturar o efeito de armazenamento em massa devido ao volume do sistema, bem como à variação circunferencial das condições dinâmicas de fluidos ao longo da voluta, responsável pela admissão variável da massa no rotor através de passagens lâminas. O método desenvolvido é descrito e a precisão do modelo unidimensional é mostrada pela comparação de resultados previstos com dados medidos, alcançados em uma plataforma de teste dedicada à investigação de turbocompressores automotivos.

Turboalimentação de dois estágios

A principal vantagem do turbocompressor de dois estágios vem do fato de que duas máquinas de taxa de pressão normal e eficiência podem ser usadas. Altas taxas gerais de pressão e expansão podem ser desenvolvidas usando turbocompressores convencionais. As primárias desvantagens são o aumento do custo do turbocompressor adicional mais intercooler e se manifestando.

Além disso, o intercoolamento inter -estágio é uma complicação, mas a redução da temperatura na entrada do compressor HP tem a vantagem adicional de reduzir o trabalho do compressor de HP para uma determinada taxa de pressão, pois essa é uma função da temperatura da entrada do compressor. Isso aumenta a eficiência efetiva do sistema de turboalimentação. As turbinas também se beneficiam da menor taxa de expansão por estágio. Em taxas de expansão mais baixas, as turbinas podem operar com muito mais eficiência do que seria o caso de um sistema de estágio único. Os sistemas de dois estágios, através da maior eficiência do sistema de turbocompressores, fornecem uma pressão de aumento mais alta, maior consumo específico de ar e, portanto, menor a temperatura da válvula de escape e da entrada da turbina.

Referência

Um modelo unidimensional detalhado para prever o comportamento instável das turbinas do turbocompressor para aplicações de mecanismo de combustão interna.Federico Piscaglia, dezembro de 2017.

Melhoria da eficiência e potenciais de redução de emissão de NOx do ciclo de moleiro turbo de dois estágios para motores estacionários de gás natural.Ugur Kesgin, 189-216, 2005.

Um modelo de motor diesel turbotrado simplificado, MP Ford, Vol201