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Dissertação

{pt_PT=Design of an automated aerodynamic guide vane mechanism for a micro compressor} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O desenvolvimento de compressores centrífugos é sensível a um conjunto de parâmetros que influenciam o seu desempenho. Uma das formas comuns de melhorar o desempenho de um compressor centrifugo, é através do uso de um conjunto de palhetas-guia de ângulo ajustável que possibilitam o controlo angular do escoamento à entrada do compressor. Se corretamente controladas, estas palhetas permitem aumentar a gama de operação deste tipo de compressores. Neste projeto, os dois mecanismos de controlo de pequena escala das palhetas-guia existentes no LAMD (um manual e outro automático) , foram analisados do ponto de vista teórico e testados experimentalmente. Verificou-se que ambos os sistemas levam a um erro considerável na tarefa de direcionar o fluxo no ângulo escolhido. Isto constitui uma limitação no projeto posterior de compressores centrífugos. Posteriormente, foi realizado o estudo de possíveis “designs” que pudessem eliminar o erro no ajuste das guias de pequena escala, tendo sido escolhido um mecanismo automático de acionamento direto com seis motores de passo para o controlo das palhetas-guia. Após modelação num software de Computer-Aided Design (CAD), os desenhos do mecanismo foram entregues às oficinas, as quais foram responsáveis pelo respetivo fabrico. Foram realizados em laboratório ensaios experimentais com o novo sistema. O novo mecanismo elimina significativamente o erro mecânico do sistema automático anterior. Após comparação com os resultados de Computational Fluid Dynamics (CFD), foi possível concluir que o novo mecanismo permitiu uma redução absoluta média do erro no ajuste das IGVs de 30,75%, relativamente aos resultados obtidos para o anterior mecanismo automático. , en=The behaviour of centrifugal compressors is sensitive to several parameters that influence their performance. One way that is typically used to enhance the performance of compressors involves a set of automated, variable Inlet Guide Vanes (IGVs) for compressor inlet flow control. If correctly controlled, those vanes allow increasing the operating range of those compressors. In this project, the two small-scale guide vane control mechanisms available at LAMD (one manual and one automated geared mechanism) were analysed theoretically and tested experimentally. It was found that both systems lead to a considerable error in the task to direct the flow at the chosen angle. This is a limitation, in the design of the centrifugal compressors. Subsequently, the study of possible designs that could eliminate the error in the adjustment of small scale IGVs was carried out. An automatic direct drive mechanism with six stepper motors was chosen. After the design in the Computer-Aided Design software (CAD), the drawings of the mechanism were delivered to the workshops which were responsible for the manufacturing of the new mechanism. Experimental tests were carried out in the laboratory with the new system. The new design significantly eliminates the mechanical error of the previous automated system. After comparison with the Computational Fluid Dynamics (CFD) results, it was possible to conclude that the new mechanism allowed an absolute mean error reduction in the IGVs adjustment of 30.75%, compared to the results obtained for the automated geared mechanism. }
Keywords: {pt=mecanismo automático, guia de ângulo ajustável, ângulo de escoamento, controle de posição angular, projecto mecânico, micro-compressor, en=automated mechanism, Variable Inlet Guide Vane, flow angle, angular position control, mechanical design, micro-compressor}

Discussão: novembro 29, 2019, 16:0