Automatización del estudio de cascadas de álabes de compresor en entorno CFD

Abstract

Hasta hace relativamente poco tiempo, el conocimiento existente sobre el perfil de un álabe y su comportamiento aerodinámico se basaba en los estudios realizados durante la Segunda Guerra Mundial. En aquella época, debido a la importancia de la industria de la aviación, se llevaron a cabo rigurosos estudios al respecto, lo que dio lugar a un amplio registro de perfiles de ala. Aquellos perfiles fueron definidos de forma experimental en el túnel de viento, y generados a partir de una línea media y una distribución de espesores superpuesta. Hoy en día, los avances tecnológicos y las capacidades computacionales, así como la aparición de las herramientas CFD (Computacional Fluid Dynamics), nos permiten ir un paso más allá y conseguir la adaptación de cada perfil a su aplicación concreta. En esta línea, el Grupo de Máquinas y Motores Térmicos de la Universidad de Sevilla pretende desarrollar un programa capaz de optimizar el comportamiento de los álabes en función de las condiciones de trabajo. Como primer paso, este TFG se ha centrado en el desarrollo de un programa capaz de parametrizar la geometría de los perfiles estandarizados, construidos mediante una línea media y una distribución de espesores, y crear un mallado para su estudio y optimización en entorno CFD. Con el objetivo de seleccionar el método más adecuado de parametrización, se han seguido cuatro caminos diferentes, comprobando en cada una de ellos tres aspectos fundamentales: el error del método, el tiempo de computación y la sensibilidad al cambio en la posición de los puntos del perfil. Con posterioridad, se ha procedido a la adaptación de un fichero para introducir la parametrización final de cada álabe en el programa de elementos finitos ANSYS, que será el encargado de generar el mallado destinado a la optimización del perfil. Por último, y para facilitar el uso del programa, se ha creado una interfaz de usuario que facilita la entrada de datos, la visualización de resultados y la generación de un fichero de entrada de datos para el citado programa.