Numerical Investigations of Aerodynamics in a Transonic Compressor Rig
2025 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
The DARLING project offers a mixed experimental-virtual simulationapproach to understand better the aeromechanical behaviour ofdamaged compressor blades. The compressor rig built for the experiments allows for the use of gases other than air, namely the refrigerant R-134a, to achieve higher Mach numbers. This thesis aimsto investigate the behaviour of the compressor rig when the refrigerantis contaminated with small amounts of air. This is done throughsteady state CFD simulations performed using ANSYS CFX 2024 R1.Firstly, different models of the refrigerant were built and benchmarked. After that, different strategies using a multicomponent, single phaseand ideal mixture approach were compared. Finally, the performancemaps for different concentrations were computed, showing how the contamination with air drastically changes the operating point. It was found that higher air mass fractions move the speedlines towards lowermass flow rates and lower stage pressure ratios. It was also foundthat the mixture components need to have a high enough number of elements in the interpolation table, to avoid a shift of the speedlinetowards higher mass flow rates due to the mixture model
Abstract [sv]
DARLING-projektet erbjuder en kombinerad experimentell och virtuellsimuleringsmetod för att bättre förstå det aeromekaniska beteendethos skadade kompressorblad. Den kompressorrigg som byggtsför experimenten möjliggör användning av andra gaser än luft, närmare bestämt köldmediet R-134a, för att uppnå högre Mach-tal.Syftet med detta examensarbete är att undersöka riggens beteendenär köldmediet är förorenat med små mängder luft. Detta görsgenom stationära CFD-simuleringar utförda i ANSYS CFX 2024R1. Först byggdes olika modeller av köldmediet och jämfördesmed referensdata. Därefter jämfördes olika strategier med hjälp aven multikomponent-, enfas- och ideal blandningsmetod. Slutligenberäknades prestandakartor för olika koncentrationer, vilket visadehur kontaminering med luft drastiskt förändrar driftpunkten. Det visadesig att högre luftmassfraktioner förskjuter hastighetslinjerna mot lägremassflöden och lägre tryckförhållanden. Det framkom också att blandningskomponenterna måste ha ett tillräckligt stort antal element i interpoleringstabellen för att undvika en förskjutning av hastighetslinjenmot högre massflöden på grund av blandningsmodellen
Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 65
Series
TRITA-ITM-EX ; 2025:502
Keywords [en]
Transonic compressor, CFD, CFX, aerodynamics, R-134a, mixture, multicomponent model, Mach number
Keywords [sv]
Transonisk kompressor, kompressoruppställning, CFD, CFX, aerodynamik, R-134a, blandning, flerkomponentsmodell, Mach nummer
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-371979OAI: oai:DiVA.org:kth-371979DiVA, id: diva2:2008257
Supervisors
Examiners
2025-10-222025-10-22