Modelagem CFD de compressor parafuso com foco em condição de contorno não reflexiva

Abstract

Compressores de parafuso frequentemente são empregados em unidades recuperadoras de vapor para reduzir as emissões de gases de tanques de armazenamento de petróleo bruto e outros hidrocarbonetos. Como máquinas de deslocamento positivo, geram um escoamento contínuo, porém pulsante, na descarga, o que pode resultar em danos ao equipamento e ao sistema no qual estão instalados. Há mais de duas décadas, a fluidodinâmica computacional (CFD) consolidou-se como uma ferramenta para modelar e prever o desempenho de compressores e expansores de parafuso. Nesse sentido, este trabalho aborda a modelagem geométrica e numérica de um compressor de parafuso utilizado na indústria de óleo e gás. Para isso, foram realizadas simulações CFD utilizando o software Ansys CFX, com o objetivo de avaliar a influência da aplicação de condições de contorno não reflexivas (NRBC) na previsão de pulsação e temperatura de descarga do compressor. Foi avaliada a sensibilidade da vazão mássica, potência indicada, torque nos rotores, pulsação e temperatura de descarga à condição de contorno. Resultados mostraram que deve-se utilizar valores de 10 a 20 vezes menores que o máximo calculado analiticamente para o coeficiente de reflexão da condição de contorno (σ) para obter-se pouca influência da reflexão numérica e assegurar estabilidade numérica. Em adição, constatou-se que valores menores do coeficiente σ tendem a reduzir o tempo total de simulação necessário para atingir-se um regime cíclico plenamente desenvolvido.