Analisi Meanline e Streamline di un gruppo turbina = Meanline and streamline analysis of a turbine group

Il presente lavoro di tesi magistrale nasce da un progetto di collaborazione tra il Politecnico di Torino e la sede italiana di EthosEnergy S.p.a., azienda specializzata nella progettazione, produzione e manutenzione di una grande varietà di impianti di turbine a gas.Scopo di questo lavoro è curare la fase di progettazione preliminare della turbina a gas FR1170 in modo tale da ottenere l’insieme di condizioni al contorno termiche da implementare in una successiva analisi FEM termica e strutturale dei suoi componenti rotorici. Di tale macchina è nota, con uno specifico grado di precisione, la geometria tridimensionale dei singoli componenti, ricavata attraverso un processo di reverse engineering condotto con sistemi scanning 3D.La progettazione preliminare si snoda in due diverse fasi strettamente collegate tra di loro. Nella prima parte si realizza un’analisi preliminare dell’intera macchina con particolare attenzione al gruppo compressore, del quale si ricavano i principali parametri funzionamento e proprietà termodinamiche stadio per stadio, e al meccanismo di raffreddamento e pressurizzazione del gruppo turbina.Nella seconda parte si concentra invece l’attenzione sul gruppo turbina del quale si realizza un’analisi meanline e streamline utilizzando il software AxSTREAM. Mediante il modulo aggiuntivo AxSLICE si estrapolano i principali parametri geometrici, come la geometria dei profili alari, dal modello matematico 3D e si implementano tali dati assieme ad altri parametri e modelli, come quello di raffreddamento, su AxSTREAM. Si realizza quindi una simulazione preliminare streamline imponendo le condizioni al contorno ricavate mediante il processo di analisi preliminare e sempre in questa fase, attraverso una specifica indagine, si realizza quindi un’ottimizzazione della geometria in condizioni di funzionamento ISO in modo da allineare i parametri di funzionamento forniti dal modello di calcolo con quelli provenienti dalle curve di correzione. Si dimostra al contempo, indagando l’andamento di diversi parametri, la profonda sensibilità del modello di calcolo, ed in misura paragonabile del modello reale, dalla geometria e dalle condizioni al contorno imposte.Il lavoro di tesi si conclude utilizzando il modello di calcolo ottenuto per simulare il funzionamento della macchina in condizioni diverse da quelle ISO nel caso streamline e meanline e confrontando i risultati con un modello di calcolo analitico unidimensionale dimostrando i limiti e i vantaggi di ciascuna tipologia di analisi.