Keskipakokompressorin suorituskyvyn numeerinen analysointi
Yläjärvi, Jaakko (2019)
2019
Konetekniikka
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2019-05-21
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201904101392
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201904101392
Tiivistelmä
Keskipakokompressori on jatkuvatoiminen kompressori, jonka tehtävä on nostaa kaasun painetta. Keskipakokompressoreissa paineen nousu perustuu pääosin pyörivän juoksupyörän siipien kaasulle antamaan staattisen paineen ja kineettisen energian nousuun. Tässä diplomityössä tutkittiin paperiteollisuuden alipainesovelluksiin kehitettyjä keskipakokompressoreja. Numeerinen virtausdynamiikka tarkoittaa sellaisten systeemien analysointia, joissa esiintyy nesteiden ja kaasujen liikettä eli virtaamista, lämmönsiirtoa yms.
Tässä diplomityössä analysoitiin keskipakokompressorin suorituskykyä numeerisella virtausdynamiikalla. Laskentaan käytettiin kaupallista ANSYS CFX 19.0-ohjelmistoa. Työn tutkimusongelmana oli laatia laskentamalli keskipakokompressorille. Tässä työssä tutkittiin myös, missä laajuudessa ja millä menetelmillä keskipakokompressoreja voidaan analysoida numeerisella virtausdynamiikalla. Työtä varten valmistettiin erillinen juoksupyörä. Tässä työssä keskipakokompressorista mallinnettiin vain osa periodisen juoksupyörän periodisen symmetrisyyden vuoksi. Laskenta-alue verkotettiin rakenteellisella heksaedriverkolla. Numeerisella virtausdynamiikalla saatuja tuloksia verrattiin mittauksilla saatuihin tuloksiin.
Diplomityötä varten valmistettu juoksupyörä osoittautui melko huonoksi ja heikkotehoiseksi. Tämä johtuu siitä, että kaasuvirtaus juoksupyörän sisällä ei mennyt optimaalisesti. Numeerisella virtausdynamiikalla saatiin arvioitua melko hyvin keskipakokompressorin yleistä suorituskykyä. Silti simulaatioita voidaan kehittää tulevaisuudessa monella tavalla. Esimerkiksi työssä käytettävissä oleva laskentatehon määrä rajoitti mallinnetun geometrian laajuutta ja simulaatioissa käytetyn laskentaverkon tiheyttä. Työssä käytettyyn turbulenssimalliin löytyy myös lukuisia korjauksia ja niiden toimivuutta keskipakokompressorin analysoinnissa kannattaa kokeilla.
Tässä diplomityössä analysoitiin keskipakokompressorin suorituskykyä numeerisella virtausdynamiikalla. Laskentaan käytettiin kaupallista ANSYS CFX 19.0-ohjelmistoa. Työn tutkimusongelmana oli laatia laskentamalli keskipakokompressorille. Tässä työssä tutkittiin myös, missä laajuudessa ja millä menetelmillä keskipakokompressoreja voidaan analysoida numeerisella virtausdynamiikalla. Työtä varten valmistettiin erillinen juoksupyörä. Tässä työssä keskipakokompressorista mallinnettiin vain osa periodisen juoksupyörän periodisen symmetrisyyden vuoksi. Laskenta-alue verkotettiin rakenteellisella heksaedriverkolla. Numeerisella virtausdynamiikalla saatuja tuloksia verrattiin mittauksilla saatuihin tuloksiin.
Diplomityötä varten valmistettu juoksupyörä osoittautui melko huonoksi ja heikkotehoiseksi. Tämä johtuu siitä, että kaasuvirtaus juoksupyörän sisällä ei mennyt optimaalisesti. Numeerisella virtausdynamiikalla saatiin arvioitua melko hyvin keskipakokompressorin yleistä suorituskykyä. Silti simulaatioita voidaan kehittää tulevaisuudessa monella tavalla. Esimerkiksi työssä käytettävissä oleva laskentatehon määrä rajoitti mallinnetun geometrian laajuutta ja simulaatioissa käytetyn laskentaverkon tiheyttä. Työssä käytettyyn turbulenssimalliin löytyy myös lukuisia korjauksia ja niiden toimivuutta keskipakokompressorin analysoinnissa kannattaa kokeilla.