Numerical analysis of Multisplitter blade impeller for a CO2 centrifugal compressor

• Autor(a) principal: Barbizan, Bruno Antonio
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: https://hdl.handle.net/11449/256095
• topic: Centrifugal compressor; Splitters; Sensitivity analysis; CFD

O armazenamento de CO2 em reservatórios subterrâneos é uma estratégia utilizada atualmente para mitigar a emissão de gases de efeito estufa na atmosfera, acelerando o desenvolvimento de novas técnicas para projeto de novos equipamentos, obtendo tecnologias com maior desempenho. O equipamento estudado é um compressor centrífugo de CO2 no estado subcrítico operando no primeiro estágio, a fim de avaliar a influência de dois splitters nos parâmetros operacionais do rotor, que são a eficiência isentrópica, relação de pressão, potência requerida e relação de temperatura. Os parâmetros geométricos dos splitters a serem analisados na simulação numérica são a posição do leading edge e os camber angles, que compõem um total de 12 parâmetros de entrada em um escoamento no estado estacionário, compressível, turbulento e tridimensional. Associado à modelagem CFD, uma abordagem promissora para a análise de sensibilidade (SA) é o acoplamento à ferrametas de screening como o método de Morris, que é uma poderosa ferramenta para 'fixação de fatores', identificando as variáveis de entrada não influentes, permitindo quantificar o impacto dos parâmetros geométricos estudados no desempenho do compressor centrífugo. A análise de sensibilidade identificou que os parâmetros geométricos contribuem significativamente para as condições de operação do compressor centrífugo. Especificamente, a posição do leading edge e trailing edge do maior splitter são muito influentes nas quatro variáveis de saída e os ângulos do hub do menor splitter têm uma influência relevante na relação de pressão, potência necessária e relação de temperatura. A análise fenomenológica identificou ondas de choque na blade e no maior splitter, e uma região de bloqueio de fluxo no clearance gap. Esta região de fluxo reverso é uma fonte significativa de perdas, com um aumento na entropia estática de 62,9% na segunda metade do impulsor próximo à interface com o difusor. Os fenômenos físicos observados corroboram o ranking das variáveis mais importantes pelo método de Morris, mostrando-se uma ferramenta robusta e eficaz na previsão do desempenho de compressores centrífugos.