Análise da interação Rotor-Voluta de turbomáquinas centrífugas por meio do escoamento potencial levando em consideração a variação da geometria e espaçamento das pás do rotor.

Abstract

Este trabalho apresenta uma metodologia para a análise do escoamento em sistema rotor-voluta de turbomáquinas centrifugas. O escoamento através desse sistema é considerado potencial, incompressível, bidimensional e quase-permanente. O campo de velocidades induzidas pela voluta é considerado no cálculo do escoamento no interior do rotor. A emissão de vórtices no escoamento relativo não-permanente que ocorreria no bordo de fuga das pás é desprezada, e a condição de Kutta clássica é aplicada nesses bordos. Entretanto, a assimetria do escoamento causada pela voluta é considerada. O método das singularidades é aplicado na formulação do problema, empregando-se distribuições de vórtices sobre as superfícies das pás e da voluta. Para a determinação das densidades de vórtices, a solução numérica das equações integrais resultantes das formulações é obtida pelo método dos painéis. Com o objetivo de analisar a influência de possíveis desvios de fabricação no rotor, cada pá é gerada individualmente. Nas aplicações numéricas, foram realizadas cinco modificações para simular esses desvios no: diâmetro externo, diâmetro interno, ângulo de saída, ângulo de entrada e no ângulo de separação das pás. Cada desvio foi analisado separadamente para apenas uma pá, utilizando fatores de modificação entre 0.9 e 1.1. Resultados numéricos para cada desvio na geometria do rotor são apresentados, com a finalidade de mostrar a influência desses desvios nas características aerodinâmicas de sistemas rotor-voluta.