ANÁLISIS NUMÉRICO Y EXPERIMENTAL DEL TORQUE Y FUERZA AL FRENO DE UNA TURBINA PELTON MEDIANTE LOS MODELOS DE TURBULENCIAS k-ε Y SST

Abstract

En este artículo se presenta la simulación numérica y experimental del torque y la fuerza al freno de una turbina Pelton Armfield FM-32 para diferentes aperturas de la boquilla del inyector que regula el caudal de entrada, con la finalidad de estudiar el comportamiento de la turbina en base a las prestaciones de salida. La metodología consistió en construir la geometría de la turbina Pelton con un software CAD, se elaboraron los modelos físicos con distintos porcentajes de aperturas de la boquilla del inyector (100, 85, 75, 50, 25 y 15 %), se discretizaron los dominios de cálculos aplicando la técnica de mallado no estructurado y se realizaron las simulaciones en estado transitorio aplicando los modelos de turbulencias k-ε y SST. Los resultados numéricos mostraron las curvas de convergencia numérica, el comportamiento experimental y numérico del torque y la fuerza al freno de la turbina Pelton, y el porcentaje de error de los resultados numéricos. Se concluyó que el modelo de turbulencia que mejor se adapta para la estimación de las variables estudiadas fue el modelo SST, lo que representa una mayor confiabilidad y exactitud en los resultados.This article presents the numerical and experimental simulation of the torque and brake force of a Pelton Armfield FM-32 turbine for different openings of the injector nozzle that regulates the inlet flow, with the purpose of studying the behavior of the turbine, based on output performance. The methodology consisted of building the geometry of the Pelton turbine with CAD software, physical models were developed with different percentages of injector nozzle openings (100, 85, 75, 50, 25 and 15%), the domains were discretized. of calculations applying the unstructured meshing technique and the simulations were carried out in a transient state applying the k-ε and SST turbulence models. The numerical results showed the numerical convergence curves, the experimental and numerical behavior of the torque and brake force of the Pelton turbine, and the percentage error of the numerical results. It was concluded that the turbulence model that best suits the estimation of the variables studied was the SST model, which represents greater reliability and accuracy in the results.