Algumas modelagens e análises experimentais na indústria de turboalimentadores

Modelo de motor unidimensional

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

É uma forma simples e eficaz de representar a voluta da turbina por uma rede de tubos unidimensionais, a fim de capturar o efeito de armazenamento de massa devido ao volume do sistema, bem como a variação circunferencial das condições fluidodinâmicas ao longo da voluta, responsável para admissão variável de massa no rotor através das passagens das pás.O método desenvolvido é descrito, e a precisão do modelo unidimensional é demonstrada através da comparação dos resultados previstos com os dados medidos, obtidos em uma bancada de testes dedicada à investigação de turboalimentadores automotivos.

Turboalimentação de dois estágios

A principal vantagem da turboalimentação de dois estágios vem do fato de que duas máquinas com relação de pressão e eficiência normais podem ser usadas.Altas taxas gerais de pressão e expansão podem ser desenvolvidas usando turbocompressores convencionais.As principais desvantagens são o aumento do custo do turbocompressor adicional, além do intercooler e do coletor.

Além disso, o resfriamento intermediário entre estágios é uma complicação, mas a redução da temperatura na entrada do compressor HP tem a vantagem adicional de reduzir o trabalho do compressor HP para uma determinada relação de pressão, uma vez que esta é uma função da temperatura de entrada do compressor.Isso aumenta a eficiência geral efetiva do sistema de turboalimentação.As turbinas também se beneficiam da menor taxa de expansão por estágio.Com taxas de expansão mais baixas, as turbinas podem operar com muito mais eficiência do que seria no caso de um sistema de estágio único.Os sistemas de dois estágios, através de maior eficiência do sistema turboalimentador, proporcionam maior pressão de sobrealimentação, maior consumo específico de ar e, portanto, menor temperatura da válvula de escape e de entrada da turbina.

Referência

Um modelo unidimensional detalhado para prever o comportamento instável de turbinas de turboalimentadores para aplicações em motores de combustão interna.Federico Piscaglia, dezembro de 2017.

Potenciais de melhoria de eficiência e redução de emissões de NOx do ciclo Miller turboalimentado de dois estágios para motores estacionários a gás natural.Ugur Kesgin, 189-216, 2005.

Um modelo simplificado de motor diesel turboalimentado, Deputado Ford, Vol201