Análisis numérico de los parámetros estructurales en el rendimiento de compresores de palas rotativas con inyección de aceite
Autores: Ye, Fanghua; Zhu, Huiyang; Peng, Yexin; Bianchi, Giuseppe; Rane, Sham; Dai, Yuande
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis numérico de los parámetros estructurales en el rendimiento de compresores de palas rotativas con inyección de aceite
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Optimización
Geometría de álabes
ángulo de sincronización de puertos
RVCs
Rendimiento del compresor
Potencia específica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
El potencial de mejora del rendimiento con la optimización de la geometría de las palas y el ángulo de tiempo de puerto en los Compresores de Palas Rotativas (RVC) inyectados con aceite aún no se comprende completamente. Comúnmente, los estudios han utilizado modelos CFD de fase única sin considerar el aceite lubricante. Sin embargo, el análisis presentado utiliza un modelo CFD de dos fases aceite-gas más complejo. Se utilizó un método de generación de malla completamente analítico para la discretización del dominio del rotor, y el método numérico fue validado contra los resultados experimentales. Junto con el análisis del campo de flujo, se estudiaron los efectos de cinco parámetros de palas y cuatro configuraciones de ángulos de tiempo de puerto en el rendimiento del compresor. Los resultados muestran que el caso base del RVC logró eficiencias volumétricas y adiabáticas del 95.4% y 62.3%, respectivamente, mientras que la potencia específica fue de 9.47 kW/(m·min), lo cual es consistente con los RVC industriales típicos. El RVC, como compresor de alta eficiencia, depende en gran medida del tamaño del despeje de la punta de la pala. Los parámetros base de la geometría de la pala y los ángulos de tiempo de puerto son relativamente razonables, y la optimización adicional del grosor de la pala, el radio de la punta de la pala, el ángulo excéntrico de la pala, el ángulo excéntrico de la punta de la pala, el ángulo de cierre del puerto de entrada y el ángulo de cierre del puerto de escape contribuye a una disminución del 1.7% en la potencia específica. En general, la optimización de parámetros estructurales realizada en este documento, combinada con la optimización de parámetros operativos llevada a cabo en estudios anteriores, conduce a una reducción de potencia del 5.6%.
Descripción
El potencial de mejora del rendimiento con la optimización de la geometría de las palas y el ángulo de tiempo de puerto en los Compresores de Palas Rotativas (RVC) inyectados con aceite aún no se comprende completamente. Comúnmente, los estudios han utilizado modelos CFD de fase única sin considerar el aceite lubricante. Sin embargo, el análisis presentado utiliza un modelo CFD de dos fases aceite-gas más complejo. Se utilizó un método de generación de malla completamente analítico para la discretización del dominio del rotor, y el método numérico fue validado contra los resultados experimentales. Junto con el análisis del campo de flujo, se estudiaron los efectos de cinco parámetros de palas y cuatro configuraciones de ángulos de tiempo de puerto en el rendimiento del compresor. Los resultados muestran que el caso base del RVC logró eficiencias volumétricas y adiabáticas del 95.4% y 62.3%, respectivamente, mientras que la potencia específica fue de 9.47 kW/(m·min), lo cual es consistente con los RVC industriales típicos. El RVC, como compresor de alta eficiencia, depende en gran medida del tamaño del despeje de la punta de la pala. Los parámetros base de la geometría de la pala y los ángulos de tiempo de puerto son relativamente razonables, y la optimización adicional del grosor de la pala, el radio de la punta de la pala, el ángulo excéntrico de la pala, el ángulo excéntrico de la punta de la pala, el ángulo de cierre del puerto de entrada y el ángulo de cierre del puerto de escape contribuye a una disminución del 1.7% en la potencia específica. En general, la optimización de parámetros estructurales realizada en este documento, combinada con la optimización de parámetros operativos llevada a cabo en estudios anteriores, conduce a una reducción de potencia del 5.6%.