Estudio CFD del flujo transónico en álabes de turbomáquinas

Abstract

[ES] El objetivo de este proyecto es la realización de un estudio CFD sobre el desarrollo del flujo transónico en la primera etapa de IGV(estátor)-rotor de una turbina axial. En la primera parte del estudio, se analiza una determinada geometría de pala de etapa condiferentes caídas de presión. El siguiente estudio implica la comparación entre el primercaso y un perfil de rotor nuevo y más plano. De esta parte se obtiene que la pala curvadel rotor funciona mejor que la plana en términos de eficiencia isentrópica y desarrollo deondas de choque. Una vez que se realizan estos estudios, se selecciona un caso de presión intermedia de lageometría del rotor curvado, ya que es el que proporciona la mayor eficiencia isentrópica. Con esta geometría aerodinámica, el número de palas del estátor y del rotor es variado.La selección del número de paletas y álabes es fundamental para el rendimiento de una turbina, ya que puede producirse el deslizamiento del flujo y la separación de la capa límite si se incluyen demasiados estátors o muy pocos rotores.

[EN] The aim of this project is the accomplishment of a CFD study about the development of the transonic ow on the first IGV(stator)-rotor stage of an axial turbine. In the first part of the study a selected stage blade geometry is analysed with different pressure drops. The next study involves the comparison between the first case and a new and atter rotor airfoil. From this part it is obtained that the curved rotor blade performs better than the

at one in terms of isentropic eficency and shock wave development. Once these studies are carried out, an intermediate pressure case of the curved rotor geometry is selected since it is the one providing the highest isentropic eficiency. With this airfoil geometry the number of stator and rotor blades are varied. The number of vanes and blades selection is fundamental for the performance of a turbine since ow slip and boundary layer separation can occur if too many stator vanes or too few rotor blades are included.