Trabajo Final de Grado 1/14 CÁLCULO Y ANÁLISIS DEL FLUJO EN UNA TURBINA DE UN TURBOGRUPO OPERANDO EN CONDICIONES FUERA DE DISEÑO Autora: Mónica Paes Martí Director: José Ramón Serrano Codirector: Roberto Navarro Director experimental: Lukas Inhestern Grado en Ingeniería Aeroespacial

Trabajo Final de Grado2/14 Contenidos 1.Introducción 2.Simulación I.Geometría II.Mallado 3.Resultados I.Validación II.Análisis del flujo 4.Conclusiones 5.Presupuesto

Trabajo Final de Grado3/14 1.Introducción Inconvenientes: -Lag: retraso en la respuesta Ventajas: -↑ Potencia del motor -Recuperación de energía ← Ventajas: -↓ Consumo -↓ Emisiones contaminantes -↓ Las pérdidas de bombeo -Mejora la respuesta transitoria TGV

 Estudio del flujo dentro de una turbina de geometría variable.  Validar el modelo en Computacional Fluid Dynamics (CFD) realizado con STARCCM+ mediante datos experimentales. Trabajo Final de Grado4/14 1.Introducción

Trabajo Final de Grado5/14 2.Simulación 2.1 Geometría

Trabajo Final de Grado6/ Mallado Álabe Carcasa

Trabajo Final de Grado7/14 3.Resultados 3.1 Validación

Trabajo Final de Grado8/14 Stator 3 – 10% de TGV 3.2 Flujo Número de MachPresión Total [0 - 0,75]

Trabajo Final de Grado9/ Flujo Plano inferior del rotor – 10% de TGV Número de MachPresión Total [0 - 0,75]

Trabajo Final de Grado10/14 Vorticidad en el Rotor – 10% de TGV 3.2 Flujo

Trabajo Final de Grado11/14 Velocidad axial en el Rotor – 10% de TGV 3.2 Flujo

Validación exitosa del modelo, coincidencia con los datos experimentales con variaciones inferiores a un 5 %. Diferencias en la eficiencia: Posible solución: lanzar los casos con un modelo transitorio → más tiempo de cálculo pero mayor precisión y fiabilidad. El enfoque computacional ha resultado útil para estudiar el flujo en el interior de la turbina: Con CFD nos hemos evitado problemas experimentales → medidas de difícil acceso a ↑ T y ↑ P. Separación del flujo, remolinos, vorticidad, reflujos, etc. Trabajo Final de Grado12/14 4.Conclusiones

Trabajo Final de Grado13/14 5.Presupuesto global del Proyecto

Trabajo Final de Grado 14/14 Grado en Ingeniería Aeroespacial MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN ¿ALGUNA PREGUNTA? Autora: Mónica Paes Martí CÁLCULO Y ANÁLISIS DEL FLUJO EN UNA TURBINA DE UN TURBOGRUPO OPERANDO EN CONDICIONES FUERA DE DISEÑO

Trabajo Final de Grado15 1.Introducción 1.1 Turbocompresor ↓ Sobrealimentar ↓ → Turbina = gases de escape Inconvenientes: -Lag: retraso en la respuesta -Malas prestaciones a ↓ rpm y ↑ rpm -Necesidad de intercooler Ventajas: -↑ Potencia del motor -Recuperación de energía

Trabajo Final de Grado16 1.Introducción 1.1 Turbocompresor 1.2 Turbina de Geometría Variable (TGV) Modifican la sección de paso ← Ventajas: -↓ Consumo -↓ Emisiones contaminantes -↓ Las pérdidas de bombeo -Mejora la respuesta transitoria del motor ↓

Trabajo Final de Grado Validación

Trabajo Final de Grado Validación

Trabajo Final de Grado D Vorticidad en el plano de salida del rotor – 10% de TGV

Trabajo Final de Grado D Vorticidad en el estator– 10% de TGV