Análisis Comparativo de Metodologías de Simulación para Bombas de Eje
Autores: Borriello, Pasquale; Frosina, Emma; Lucchesi, Pierpaolo; Senatore, Adolfo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis Comparativo de Metodologías de Simulación para Bombas de Eje
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Investigación
Metodologías de simulación
Bombas de husillo
Gestión térmica
Eficiencia
CFD transitorio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Esta investigación realiza un análisis comparativo exhaustivo de las metodologías de simulación para bombas de husillo, con un enfoque específico en CFD en estado estacionario, CFD transitorio y enfoques de parámetros concentrados. Las bombas de husillo, reconocidas por su fiabilidad, eficiencia y baja emisión de ruido, desempeñan un papel fundamental en la gestión térmica de vehículos eléctricos de batería, alineándose con el compromiso de la industria automotriz de reducir contaminantes y emisiones de CO2. El estudio está motivado por la necesidad crítica de reducir el consumo de energía durante las operaciones en carretera, especialmente a medida que la industria automotriz busca una mayor eficiencia. Si bien las bombas centrífugas se emplean comúnmente para tales aplicaciones, su eficiencia depende en gran medida de la velocidad de rotación, lo que lleva a un desperdicio de energía en escenarios del mundo real a pesar de la alta eficiencia en el punto de diseño. En consecuencia, la adopción de bombas de husillo diseñadas con precisión para sistemas de gestión térmica surge como una solución viable para satisfacer las necesidades cambiantes de la industria. Reconociendo el profundo impacto de las herramientas de simulación en las fases de diseño y optimización para los fabricantes de bombas, esta investigación enfatiza la importancia de herramientas de simulación rápidas y precisas. El CFD transitorio se presenta como una herramienta poderosa, que permite el monitoreo en tiempo real de varios indicadores de rendimiento, mientras que el CFD en estado estacionario, con mínimas simplificaciones, captura hábilmente la distribución de presión y las fugas de la máquina. Los enfoques de parámetros concentrados, aunque requieren esfuerzo en la configuración de la simulación y simplificación de la geometría de entrada, ofrecen tiempos computacionales rápidos y predicciones completas, incluidas fugas, par, cavitación y ondulación de presión. Rompiendo nuevos terrenos, este artículo presenta, por primera vez en la literatura, modelos de simulación precisos para la misma máquina de referencia utilizando las metodologías mencionadas. Los resultados fueron rigurosamente validados contra experimentos que abarcan un amplio rango de velocidades de bomba y caídas de presión. La discusión abarca el flujo predicho, el par, la cavitación y la ondulación de presión, ofreciendo valiosos conocimientos sobre las fortalezas y limitaciones de cada metodología.
Descripción
Esta investigación realiza un análisis comparativo exhaustivo de las metodologías de simulación para bombas de husillo, con un enfoque específico en CFD en estado estacionario, CFD transitorio y enfoques de parámetros concentrados. Las bombas de husillo, reconocidas por su fiabilidad, eficiencia y baja emisión de ruido, desempeñan un papel fundamental en la gestión térmica de vehículos eléctricos de batería, alineándose con el compromiso de la industria automotriz de reducir contaminantes y emisiones de CO2. El estudio está motivado por la necesidad crítica de reducir el consumo de energía durante las operaciones en carretera, especialmente a medida que la industria automotriz busca una mayor eficiencia. Si bien las bombas centrífugas se emplean comúnmente para tales aplicaciones, su eficiencia depende en gran medida de la velocidad de rotación, lo que lleva a un desperdicio de energía en escenarios del mundo real a pesar de la alta eficiencia en el punto de diseño. En consecuencia, la adopción de bombas de husillo diseñadas con precisión para sistemas de gestión térmica surge como una solución viable para satisfacer las necesidades cambiantes de la industria. Reconociendo el profundo impacto de las herramientas de simulación en las fases de diseño y optimización para los fabricantes de bombas, esta investigación enfatiza la importancia de herramientas de simulación rápidas y precisas. El CFD transitorio se presenta como una herramienta poderosa, que permite el monitoreo en tiempo real de varios indicadores de rendimiento, mientras que el CFD en estado estacionario, con mínimas simplificaciones, captura hábilmente la distribución de presión y las fugas de la máquina. Los enfoques de parámetros concentrados, aunque requieren esfuerzo en la configuración de la simulación y simplificación de la geometría de entrada, ofrecen tiempos computacionales rápidos y predicciones completas, incluidas fugas, par, cavitación y ondulación de presión. Rompiendo nuevos terrenos, este artículo presenta, por primera vez en la literatura, modelos de simulación precisos para la misma máquina de referencia utilizando las metodologías mencionadas. Los resultados fueron rigurosamente validados contra experimentos que abarcan un amplio rango de velocidades de bomba y caídas de presión. La discusión abarca el flujo predicho, el par, la cavitación y la ondulación de presión, ofreciendo valiosos conocimientos sobre las fortalezas y limitaciones de cada metodología.