Simulaciones CFD de máquinas de un solo tornillo y de tornillo gemelo con OpenFOAM
Autores: Casari, Nicola; Fadiga, Ettore; Pinelli, Michele; Suman, Alessio; Ziviani, Davide
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Simulaciones CFD de máquinas de un solo tornillo y de tornillo gemelo con OpenFOAM
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Dinámica de fluidos computacional
Máquinas
Simulación
Desafíos numéricos
Propiedades termofísicas
OpenFOAM
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
En la última década, la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) se ha aplicado cada vez más en el diseño y análisis de máquinas de desplazamiento positivo empleadas en aplicaciones de compresión de vapor y generación de energía. En particular, las máquinas de tornillo simple y de tornillo doble han recibido atención por parte de los investigadores, lo que ha llevado al desarrollo y aplicación de técnicas cada vez más eficientes para su simulación numérica. Modelar el funcionamiento de tales máquinas, incluyendo la dinámica del proceso de compresión (o expansión) y las cámaras de trabajo deformantes, es particularmente desafiante. El movimiento relativo de los rotores y la variación de los espacios durante el funcionamiento de la máquina son algunos de los principales desafíos numéricos para la implementación de modelos CFD fiables. Además, evaluar las propiedades termofísicas de los gases reales representa un desafío adicional que debe abordarse. Se debe prestar especial atención a la definición de ecuaciones de estado o a la generación de tablas y al cálculo de las propiedades termodinámicas. Entre los varios paquetes de CFD disponibles, la herramienta de código abierto OpenFOAM se considera un software fiable y preciso para llevar a cabo análisis CFD. En este artículo, se presentan las técnicas de malla dinámica disponibles dentro del software, así como nuevas bibliotecas implementadas para expandir las funcionalidades del software. Se describe la simulación de una máquina de tornillo simple y de una máquina de tornillo doble, y se discuten los resultados. Específicamente, en el caso del expansor de tornillo simple, la geometría se publicará como acceso abierto para toda la comunidad. Además, se describirán las posibilidades de modelado de gases reales implementadas en el software y se presentará la integración de la biblioteca termofísica CoolProp.
Descripción
En la última década, la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) se ha aplicado cada vez más en el diseño y análisis de máquinas de desplazamiento positivo empleadas en aplicaciones de compresión de vapor y generación de energía. En particular, las máquinas de tornillo simple y de tornillo doble han recibido atención por parte de los investigadores, lo que ha llevado al desarrollo y aplicación de técnicas cada vez más eficientes para su simulación numérica. Modelar el funcionamiento de tales máquinas, incluyendo la dinámica del proceso de compresión (o expansión) y las cámaras de trabajo deformantes, es particularmente desafiante. El movimiento relativo de los rotores y la variación de los espacios durante el funcionamiento de la máquina son algunos de los principales desafíos numéricos para la implementación de modelos CFD fiables. Además, evaluar las propiedades termofísicas de los gases reales representa un desafío adicional que debe abordarse. Se debe prestar especial atención a la definición de ecuaciones de estado o a la generación de tablas y al cálculo de las propiedades termodinámicas. Entre los varios paquetes de CFD disponibles, la herramienta de código abierto OpenFOAM se considera un software fiable y preciso para llevar a cabo análisis CFD. En este artículo, se presentan las técnicas de malla dinámica disponibles dentro del software, así como nuevas bibliotecas implementadas para expandir las funcionalidades del software. Se describe la simulación de una máquina de tornillo simple y de una máquina de tornillo doble, y se discuten los resultados. Específicamente, en el caso del expansor de tornillo simple, la geometría se publicará como acceso abierto para toda la comunidad. Además, se describirán las posibilidades de modelado de gases reales implementadas en el software y se presentará la integración de la biblioteca termofísica CoolProp.