Mejora de la eficiencia de conversión de energía de la bomba de flujo mixto basada en un nuevo método de momento de velocidad completa

La optimización de turbomáquinas es uno de los temas de investigación más importantes en el campo de la conversión de energía. El método del momento de velocidad es ampliamente reconocido por su enfoque innovador y alta eficiencia computacional. Sin embargo, estudios previos típicamente asumieron una distribución constante del momento de velocidad en la salida del impulsor para satisfacer la restricción de cabeza de Euler constante, lo que limitó el potencial de optimización. En este estudio, se desarrolló un nuevo método de momento de velocidad completa mediante la parametrización de los momentos de velocidad en la salida del impulsor utilizando las ecuaciones de continuidad, energía y balance radial, basándose en el método tradicional del momento de velocidad. Sobre esta base, se llevó a cabo una optimización parametrizada de un impulsor de bomba de flujo mixto a través del análisis de parametrización, modelo sustituto y algoritmo de optimización. Luego, se validó experimentalmente el rendimiento del impulsor optimizado. Los resultados indican que la distribución del momento de velocidad en la salida del impulsor impacta significativamente el rendimiento de la bomba de flujo mixto. La eficiencia ponderada del modelo optimizado se mejoró en un 3.24% en comparación con el modelo original. Específicamente, la eficiencia en 0.8Qdes, 1.0Qdes y 1.2Qdes aumentó en un 1.36%, 3.84% y 5.86%, respectivamente. El análisis del flujo interno revela que aumentar el momento de velocidad en el cubo ayuda a prevenir el desprendimiento de la capa límite causado por la acumulación de fluidos de bajo momento.