Μέλετη στροβιλοϋπερπληρωτών και μοντελοποίησή τους

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μία γνωριμία με το στροβιλοϋπερπληρωτή. Στα πλαίσια της παρουσίασης, περιγράφονται τα βασικά μέρη από τα οποία αποτελείται και γίνεται προσπάθεια κατηγοριοποιήσεώς τους βάσει των χαρακτηριστικών τους. Επίσης, δίνεται έμφαση στην κατασκευή των μεγάλων στροβιλοϋπερπληρωτών που χρησιμοποιούνται σε ναυτικές εφαρμογές υπερπλήρωσης και παρουσιάζονται οι εξελίξεις που αναπτύχθηκαν για τη βελτιστοποίηση των επιδόσεών τους. Ο σκοπός της εργασίας είναι η μοντελοποίηση του στροβιλοϋπερπληρωτή μέσω της σύζευξής του με ένα ναυτικό κινητήρα. Για το λόγο αυτό, δημιουργήθηκε υπολογιστικός κώδικας για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του συστήματος κινητήρας-στροβιλοϋπερπληρωτής σε λειτουργία στο σημείο σχεδίασης (ονομαστικό φορτίο) και σε λειτουργία εκτός του σημείου σχεδίασης με τη χρήση χαρτών συμπιεστή και στροβίλου. Επίσης, δημιουργήθηκε υπολογιστικός κώδικας για την πρόβλεψη χάρτη ακτινικού συμπιεστή, μέσω μονοδιάστατης ανάλυσης, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο υπολογισμού του πεδίου ροής στο μεσημβρινό επίπεδο και μοντελοποιώντας τις απώλειες της ροής διαμέσω του συμπιεστή με τη χρήση εμπειρικών εξισώσεων.

This thesis is an introduction to the turbocharger. During the presentation, the basic components of which the turbocharger consists of are described with an attempt of categorizing them based on their characteristics. Furthermore, there has been given emphasis in the construction of large turbocharger, used in marine turbocharging applications and the methods that have been developed to optimize their performance. The thesis’ purpose is to model the turbocharger through its conjugation with a marine engine. For this reason, a computational code was created for describing the behavior of the turbocharger and engine operation at design point (nominal load) and at off design point. A computational code is also developed for predicting a radial compressor map by dimensional analysis, using the method of calculating the flow field in the meridian level and modeling the flow losses through the compressor using empirical equations.