Resumen:
La alta implantación de la sobrealimentación está propiciando un enorme avance en la comprensión del flujo interno en turbomáquinas . La mecánica de fluidos computacional (CFD) es una de las herramientas que pueden aplicarse para contribuir al análisis de los fenómenos fluido-dinámicos en la turbina. El objetivo de la presente tesis es el desarrollo de una metodología para realizar simulaciones de turbomaquinaria radial, optimizando los recursos computacionales disponibles. Esta metodología se emplea para caracterizar una turbina con un estator alabeado en condiciones de flujo estacionario y pulsante.

Se ha dedicado un esfuerzo importante a la optimización de la configuración del caso para conseguir maximizar la precisión alcanzable con un cierto coste computacional. Respecto al tamaño de malla, se ha propuesto un análisis local de independencia de malla como procedimiento para optimizar la distribución de celdas en el dominio, permitiendo el uso de un mallado más fino donde sea más eficiente. De especial importancia en simulaciones de turbomaquinaria es la influencia del método escogido para el movimiento del rotor. En esta tesis se han comparado dos modelos: multiple reference frame y sliding mesh. Las diferencias encontradas entre ambos son significativas principalmente en condiciones fuera de diseño. Los resultados obtenidos para flujo estacionario se han validado frente a medidas adquiridas en un banco de ensayos.

El modelado de una turbina, ya esté instalada en un banco de ensayos o en motor, requiere calcular los conductos que componen el sistema. Los cuales pueden ser calculados empleando aproximaciones unidimensionales (1D) lo que reduce el coste computacional. Por esta razón, se han desarrollado dos condiciones de contorno para su uso en CFD. La primera de ellas permite realizar cálculos acoplados 1D-3D, mediante la transferencia de las variables fluidas a través de la frontera entre los dominios. En la segunda se presenta una nueva formulación para una condición de contorno anecoica.

Por último, la turbina se ha simulado en condiciones pulsantes similares a las que aparecen en motor. Con ello se analizan los efectos pulsantes por separado en cada componente de la turbina y se comparan con los resultados de simulaciones estacionarias equivalentes, con el objetivo de evaluar su cuasi-estacionariedad. La información obtenida de las simulaciones permite contribuir al modelado de motores mediante el desarrollo de un nuevo modelo de turbina para su empleo en códigos 1D.