DYNA JOURNAL ENGINEERING

Key words:

[No data]

Article type:

ARTICULO DE INVESTIGACION / RESEARCH ARTICLE

Section:

VARIOUS

El diseño y construcción de bombas centrífugas constituye una actividad industrial notablemente desarrollada y entre los modernos diseños existe una gran variedad en cuanto a tipos y rangos de aplicación. A pesar de ello, ambas fases se basan en la experimentación y en el conocimiento acumulado que los distintos fabricantes poseen. Con el desarrollo de las técnicas de simulación numérica y el paralelo desarrollo de la potencia de cálculo de los ordenadores producido en las últimas décadas, resulta posible abordar el estudio del flujo en bombas centrífugas usando dichas herramientas. Las ventajas son claras: reducción de las pruebas experimentales a realizar, posibilidad de variar parámetros geométricos y de funcionamiento de forma sencilla y, en definitiva, ahorro de esfuerzos y costes asociados al desarrollo de nuevos diseños o modificaciones de máquinas existentes. En este artículo se presenta un ejemplo de aplicación de estas técnicas numéricas mediante la resolución de las ecuaciones de Navier-Stokes con promedios temporales apropiados (ecuaciones RANS). El estudio del flujo en el interior de cualquier turbomáquina se encuentra entre las aplicaciones más complejas de la Mecánica de Fluidos. El intercambio energético con el fluido tiene lugar debido al movimiento relativo de una o varias coronas de álabes que, por otro lado, condiciona la no estacionariedad del flujo. Además de la evolución temporal de las variables fluidodinámicas, la complejidad de la geometría da lugar a un flujo tridimensional y dominado por efectos vorticales (separación de capas límite, flujo secundario, estelas de los distintos álabes). El patrón del flujo resultante se complica todavía más si se considera la máquina en su conjunto, con las distintas coronas de álabes y la interacción dinámica a que éstas dan lugar. Todos estos aspectos condicionan los distintos términos de las ecuaciones a considerar y el enfoque numérico para su resolución así como las correspondientes condiciones de contorno. La disciplina conocida como Dinámica de Fluidos Computacional (técnicas CFD, “Computational Fluid Dynamics”) ha dado lugar a un nuevo enfoque en cuanto al análisis del flujo en turbomáquinas (Laksminarayana [1]), que finalmente se orienta a los distintos procesos para su diseño. Las técnicas numéricas engloban varios aspectos: selección de las ecuaciones del flujo, generación del mallado, establecimiento de las condiciones de contorno apropiadas, elección del modelo de turbulencia, resolución de las ecuaciones en el mallado elegido y procesado posterior de los resultados.