Diseño de la etapa de compresión de un Turbojet

Abstract

Este texto expone el diseño teórico de la etapa de compresión de un micro turborreactor mostrando como resultado un compresor centrífugo con álabes radiales con relación de compresión 10.95:1 y eficiencia isentrópica de 0.928, y un compresor centrífugo con álabes curvados hacia atrás con relación de compresión 7.6:1 y eficiencia isentrópica de 0.86.

El procedimiento de diseño inicia con elección de las variables y datos previos de diseño, para obtener la geometría principal del impulsor, proponiendo dos diseños específicos de impulsores del mismo tamaño con diferente forma y curvatura de sus álabes. Posteriormente, se analiza el comportamiento teórico del fluido de trabajo, aire, a la entrada y salida de las dos topologías de compresor centrífugo. A consecuencia del análisis de la etapa anterior, son obtenidas las condiciones de diseño del sistema de arranque y de la geometría principal del difusor mecánico con álabes convergentes con ángulos de curvatura específica para cada impulsor de tal manera que sea analizado el fluido a la entrada y salida del difusor para las dos propuestas de compresor centrífugo con el mismo tamaño.

Asimismo, se hace uso de la herramienta Flow Simulation de SOLIDWORKS para simular el comportamiento del fluido dentro de cada compresor, verificando el análisis diseño teórico. Finalmente, se muestran algunos compresores comerciales, mostrando las ventajas de los nuevos diseños propuestos.

This text exposes the theoretical design of the compression stage of a turbojet, showing as a result a centrifugal compressor with radial blades with a compression ratio of 10.95: 1 and isentropic efficiency of 0.928, and a centrifugal compressor with backward curved blades with a compression ratio of 7.6: 1 and an isentropic efficiency of 0.86. The design procedure begins with the selection of the variables and previous design data, to obtain the main geometry of the impeller, proposing two specific designs of impellers of the same size with different shape and curvature of their blades. Subsequently, the theoretical behaviour of the working fluid, air, at the inlet and outlet of the two centrifugal compressor topologies is analyzed. As a result of the analysis of the previous stage, the design conditions of the starting system and the main geometry of the mechanical diffuser with convergent blades with specific curvature angles for each impeller are obtained in such a way that the fluid is analyzed at the inlet and outlet of the diffuser for the two centrifugal compressor proposals with the same size. Likewise, the SOLIDWORKS Flow Simulation tool is used to simulate the behaviour of the fluid within each compressor, verifying the theoretical design analysis. Finally, some commercial compressors are shown, showing the advantages of the new proposed designs.