Diseño Numérico de un Inductor para una Bomba de Oxígeno Líquido

Abstract

Un inductor es una turbomáquina axial que se coloca antes del rotor principal de una bomba centrífuga, con el objetivo de aumentar la presión en la zona del impeler, evitando así la aparición de cavitación en el mismo. La cavitación es un fenómeno hidrodinámico inestable producido por la descompresión en un líquido, al punto de generar un cambio de fase en zonas donde la presión disminuye hasta alcanzar la presión de vaporización, formando así burbujas que implosionan al trasladarse desde la zona de baja presión hacia la zona de alta presión, cambiando nuevamente de fase de manera abrupta; esto trae como consecuencia problemas de erosión, vibraciones indeseadas, pérdidas importantes de eficiencia y cambios importantes en las distribuciones de presión, las cuales modifican las fuerzas resultantes sobre las superficies en contacto con el fluido. A partir de modelos ya validados anteriormente por el GFC, se procedió a diseñar un inductor para una bomba de oxigeno líquido (LOX), la cual se utiliza en cohetes para suministrar el oxidante que participa en el proceso de combustión. Las simulaciones se realizaron en estado estacionario y transitorio, con un mallado estructurado, utilizando un modelo MRF (Multiple Reference Frames), donde el inductor es un dominio rotante y los conductos de entrada y salida son estáticos. Así mismo se utilizó un solver implícito, acoplado y basado en presiones, con un esquema ¨high resolution¨ para el termino advectivo, y un modelo Schneer-Sauer para capturar la cavitación. Los resultados obtenidos servirán como punto de partida para futuros ensayos experimentales, como así también para el ajuste de valores empíricos dentro del solver para cada caso en particular según corresponda.