Progettazione stadio di un compressore assiale e validazione CFD

Questo elaborato presenta la progettazione preliminare di un compressore assiale multistadio destinato ad un turbojet a basso costo, con successiva validazione fluidodinamica del primo stadio mediante simulazione CFD. La prima parte del lavoro richiama le nozioni teoriche fondamentali relative al funzionamento dei compressori assiali. La seconda fase è dedicata alla progettazione preliminare del compressore multistadio, sviluppata assumendo raggio medio costante e adottando il free vortex design per definire la distribuzione radiale del flusso e lo svergolamento delle pale; sono inoltre illustrati i criteri utilizzati per la selezione dei profili palari più idonei al caso di studio. La ricostruzione tridimensionale delle schiere rotorica e statorica del primo stadio è stata quindi realizzata mediante il software AutoBlade. L’ultima parte prevede l’analisi fluidodinamica dell’intero primo stadio, condotta nel software Fidelity. In tale ambiente è stata ricostruita la geometria tridimensionale completa del primo stadio, generata la griglia di calcolo e definito il set-up numerico della simulazione. L’analisi CFD è stata impostata con finalità di validazione del progetto preliminare, e non di ottimizzazione geometrica. I risultati ottenuti mostrano una soluzione numericamente stabile e fisicamente coerente. Il confronto tra soluzione CFD e progettazione meanline evidenzia un buon accordo sulle grandezze globali maggiormente vincolate dal caso, in particolare sulla portata, mentre si osservano scostamenti più marcati sull’incremento di temperatura totale e sul rendimento. Tali scostamenti sono riconducibili alla capacità della simulazione 3D di mettere in evidenza fenomeni dissipativi e non uniformità tipiche di un campo di moto tridimensionale. Nel complesso, il lavoro conferma la bontà del modello di progetto preliminare come strumento di dimensionamento rapido, mostrando al contempo come la CFD possa garantire una descrizione più realistica dello stadio.