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1 to 50 of 71 results
  • Caracterització del flux a causa de la interacció rotor-estator en turbomàquines mitjançant CFD  Open access

     Fontanals Garcia, Alfred
    Defense's date: 2013-02-15
    Department of Fluid Mechanics, Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

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    A les turbomàquines pot haver una forta interacció entre els àleps del rodet i les directrius del difusor que afecten ladinàmica del flux i el rendiment estructural de les màquines. Aquest fenomen s¿anomena interacció rotor-estator (RSI), i teuna gran influencia en el comportament de la màquina. Aquestes interaccions tenen impacte significant en lescaracterístiques de les vibracions i de l¿acústica de la màquina i en algunes ocasions aquestes interaccions han portat a lafallada de l¿àlep o la directriu.Les inestabilitats i la turbulència juguen un paper fonamental en el RSI i l¿ús de la dinàmica de fluids computacional (CFD)s¿ha convertit en un requeriment habitual en el disseny de turbomàquines degut a la dificultat i elevat cost del¿experimentació necessària per identificar el fenomen RSI. Actualment els anàlisis de CFD basats en les equacions deNavier-Stokes amb mitjanes de Reynolds (RANS) i un model acoblat de viscositat de turbulència de remolí (EVM), es utilitzathabitualment en el disseny de turbomàquines. Per tant l¿elecció de un model de turbulència i del tractament de capa límitapropiat es lluny de ser trivial, donat que un modelat adequat de la turbulència te un paper important per la obtenció de bonsresultats en CFD.Per un millor coneixement del fenomen RSI, en la primera part d¿aquest treball es realitza amb CFD un estudi no estacionaridel flux sobre perfils aïllats, amb l¿objectiu de determinar les habilitats dels models RANS en determinar les característiquesdel flux a la capa límit i el deixant. Es determinen numèricament les velocitats, les fluctuacions de velocitat i les freqüènciesdel despreniment de vòrtex en el deixant en quatre perfils, comparant els resultats obtinguts amb resultats experimentals.Amb l¿objectiu de poder conèixer millor la interacció RSI produïda per el moviment dels deixants del rotor sobre la capa límitde l¿estator, en una segona part d¿aquest treball, s¿estudia amb CFD una cascada lineal d¿àleps desplaçant-se davant unaplaca plana. Es determinen les velocitats i les fluctuacions de velocitat a la capa límit, així com les freqüènciesrepresentatives de la interacció RSI sobre la placa, quan el sistema treballa a condicions de disseny i fora de condicions dedisseny, i es comparen els resultats obtinguts amb resultats experimentals.Com a objectiu final es modela amb CFD una bomba centrífuga amb difusor, amb un rodet amb alta càrrega d¿àleps.Aquesta màquina s¿estudia treballant a condicions de disseny i fora de condicions de disseny, amb l¿objectiu de conèixer elcomplicat patró del flux que es produeix en aquest tipus de bomba. S¿han determinat les fluctuacions de pressió degudes ala interacció entre el rodet i el difusor de la bomba, així com les seves freqüències característiques. Els resultats numèricsde CFD son comparats amb resultats experimentals.Barcelona 3-

    A les turbomàquines pot haver una forta interacció entre els àleps del rodet i les directrius del difusor que afecten la dinàmica del flux i el rendiment estructural de les màquines. Aquest fenomen s’anomena interacció rotor-estator (RSI), i te una gran influencia en el comportament de la màquina. Aquestes interaccions tenen impacte significant en les característiques de les vibracions i de l’acústica de la màquina i en algunes ocasions aquestes interaccions han portat a la fallada de l’àlep o la directriu. Les inestabilitats i la turbulència juguen un paper fonamental en el RSI i l’ús de la dinàmica de fluids computacional (CFD) s’ha convertit en un requeriment habitual en el disseny de turbomàquines degut a la dificultat i elevat cost de l’experimentació necessària per identificar el fenomen RSI. Actualment els anàlisis de CFD basats en les equacions de Navier-Stokes amb mitjanes de Reynolds (RANS) i un model acoblat de viscositat de turbulència de remolí (EVM), es utilitzat habitualment en el disseny de turbomàquines. Per tant l’elecció de un model de turbulència i del tractament de capa límit apropiat es lluny de ser trivial, donat que un modelat adequat de la turbulència te un paper important per la obtenció de bons resultats en CFD. Per un millor coneixement del fenomen RSI, en la primera part d’aquest treball es realitza amb CFD un estudi no estacionari del flux sobre perfils aïllats, amb l’objectiu de determinar les habilitats dels models RANS en determinar les característiques del flux a la capa límit i el deixant. Es determinen numèricament les velocitats, les fluctuacions de velocitat i les freqüències del despreniment de vòrtex en el deixant en quatre perfils, comparant els resultats obtinguts amb resultats experimentals. Amb l’objectiu de poder conèixer millor la interacció RSI produïda per el moviment dels deixants del rotor sobre la capa límit de l’estator, en una segona part d’aquest treball, s’estudia amb CFD una cascada lineal d’àleps desplaçant-se davant una placa plana. Es determinen les velocitats i les fluctuacions de velocitat a la capa límit, així com les freqüències representatives de la interacció RSI sobre la placa, quan el sistema treballa a condicions de disseny i fora de condicions de disseny, i es comparen els resultats obtinguts amb resultats experimentals. Com a objectiu final es modela amb CFD una bomba centrífuga amb difusor, amb un rodet amb alta càrrega d’àleps. Aquesta màquina s’estudia treballant a condicions de disseny i fora de condicions de disseny, amb l’objectiu de conèixer el complicat patró del flux que es produeix en aquest tipus de bomba. S’han determinat les fluctuacions de pressió degudes a la interacció entre el rodet i el difusor de la bomba, així com les seves freqüències característiques. Els resultats numèrics de CFD son comparats amb resultats experimentals.

    In turbomachinery, a strong interaction between the impeller blades and the diffuser vanes may occur. This interaction affects the flow dynamics and the structural performance of the machine. This phenomenon is called rotor–stator interaction (RSI), and it has a significant impact on the characteristics of the vibrations and noise of the machine, and in some cases these interactions have led to the failure of the blades or vanes. Instabilities and turbulence play a fundamental role in the RSI and the use of computational fluid dynamics (CFD) has become a standard in the design of turbomachinery due to the difficulty and high cost of experimentation necessary to identify the RSI phenomenon. Currently CFD analysis based on the Navier-Stokes Reynolds Averaging (RANS) and a coupled model of turbulent eddy viscosity (EVM) is commonly used in the design of turbomachinery. Therefore the choice of a turbulence model and the appropriate treatment of the boundary layer is far from trivial, because a suitable turbulence model is primordial for obtaining accurate numerical results using CFD. For a better understanding of the RSI phenomenon, a CFD study on unsteady flow around isolated foils is presented, aiming to benchmark the capabilities of several turbulence models predicting the boundary layer and wake flow characteristics. Flow velocities, velocity fluctuations and vortex shedding frequency in the wake are numerically estimated for four different profiles, and these results are validated against experimental results. In order to gain insight on how the RSI generated by the wakes of moving rotor blades affect the stator vanes boundary layer flow, a numerical study of a linear cascade of blades moving in front of a flat plate is presented. Flow velocity and velocity fluctuations in the plate’s boundary layer and the RSI characteristic frequencies are studied for design and off-design operating conditions. The final chapters of the thesis deal with the modeling of a high blade load centrifugal pump with diffuser. Complex flow patterns within the machine are analyzed by means of CFD in design and offdesign conditions. Pressure fluctuations generated as a result of RSI between the impeller and the diffuser are obtained, as well as the characteristic RSI frequencies. An experimental data set is used to validate the numerical results.

  • Análisis y diseño de la geometría de las obras de toma y rejas de entrada en los A.H. de alto Tâmega y Daivões - Informe preliminar # 4

     Hernando Matellano, Félix; Chacón Llorente, Rafael; de la Torre Abietar, Luis; López Nieto, Javier; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo
    Date: 2013-04-28
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    Resultados preliminares obtenidos para las simulaciones de flujo a través de la boca de toma OPTIMIZADA del Grupo 1 (cota 201.5 m) en el A.H. Daivões para el 100 % (110 m3/s) del caudal máximo de turbinación y cotas de almacenamiento en embalse 219 y 223 m.

  • Análisis y diseño de la geometría de las obras de toma y rejas de entrada en los A.H. de alto Tâmega y Daivões - Informe preliminar # 3

     Hernando Matellano, Félix; Chacón Llorente, Rafael; de la Torre Abietar, Luis; López Nieto, Javier; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo
    Date: 2013-04-20
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    Resultados preliminares obtenidos para las simulaciones de flujo a través de la boca de toma del Grupo 1 (cota 201.5 m) en el A.H. Daivões para el 100 % (110 m3/s) y 40 % (44 m3/s) del caudal máximo de turbinación

  • Análisis y diseño de la geometría de las obras de toma y rejas de entrada en los A.H. de alto Tâmega y Daivoes - Informe preliminar # 5

     Hernando Matellano, Félix; Chacón Llorente, Rafael; de la Torre Abietar, Luis; López Nieto, Javier; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo
    Date: 2013-05-01
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    Resultados preliminares obtenidos para las simulaciones de flujo a través de una boca de toma en el A.H. Tâmega para el 100 % (100 m3/s) y 40 % (40 m3/s) del caudal máximo de turbinación y nivel de superficie libre en cota 312 m.

  • Use of Coanda nozzles for double glazed façades forced ventilation

     Valentín Ruiz, David; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo; Valero Ferrando, Mª Del Carmen; Alavedra, Pere
    Energy and buildings
    Date of publication: 2013-04-29
    Journal article

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    In this paper the feasibility of using nozzles for DGF ventilation is evaluated. The nozzles selected for this study are based on the Coanda effect. For this investigation, a CFD model was used to simulate a Coanda nozzle. The modeled nozzle was simulated for different flow rate conditions and velocity and pressure fields obtained in the nozzle outlet were imposed as an inlet boundary condition in an upper crossed lateral ventilation model for a DGF. Results obtained for heat flux, and reductions in solar gain loads for different operating conditions were obtained and compared against previous results for vertical and horizontal DGF ventilation in a similar geometry.

  • Numerical and experimental analysis of the dynamic response of large submerged trash-racks

     Huang, Xingxing; Valero Ferrando, Mª Del Carmen; Egusquiza Estevez, Eduardo; Presas Batllo, Alexandre; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús
    Computers and fluids
    Date of publication: 2013-01-30
    Journal article

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    This paper investigates the effect of water in the dynamic response of large trash-racks used in hydropower plants. These are large structures that are fully submerged in water and located in the hydraulic circuits to prevent debris and large bodies from entering the turbine. These structures are prone to suffering fatigue damage. Broken bars are rather common, which can produce damage in the turbine and other hydraulic components. To avoid fatigue problems, the trash-racks must be designed to avoid coincidence between the excitation frequencies of vortex shedding and the natural frequencies of the trash rack. Therefore, it is of paramount importance to know which are the natural frequencies and the associated mode-shapes, so as to avoid fluid–structure coupling (lock-in), which can lead to high vibration levels. Finite element models, including the surrounding mass of water, are used for this study. The methodology is applied to two existing trash-racks by calculating the modal parameters and using the numerical finite element model. An experimental investigation is also carried out in one of the trash-racks by impacting the underwater grille and measuring the response using submergible accelerometers. Experimental modal analysis is utilized to extract the modal characteristics of the actual trash rack. There is a good agreement between the numerical and the experimental results. With the validated model, the effects of fluid added mass and damping on the dynamic response of both trash-racks are evaluated and discussed in order to extract some common conclusions.

  • Assessment of the economic and environmental impact of double glazed façade ventilation systems in Mediterranean climates

     Valentín Ruiz, David; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo; Valero Ferrando, Mª Del Carmen; Alavedra, Pere
    Energies
    Date of publication: 2013-09-30
    Journal article

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    Free convection is the most often used method in order to reduce solar load gains on a building with double glazed façades (DGFs). However, depending on the climate factors, the thermal performance of a DGF may not be satisfactory and extra energy costs are required to obtain suitable comfort conditions inside the building. Forced ventilation systems are a feasible alternative to improve the thermal performance of a DGF in Mediterranean climates where large solar gains are a permanent condition throughout the year. In this paper the feasibility of using diverse forced ventilation methods in DGF is evaluated. In addition, an economical comparison between different mechanical ventilation systems was performed in order to demonstrate the viability of DGF forced ventilation. Moreover, an environmental study was carried out to prove the positive energetic balance on cooling loads between free and forced convection in DGF for Mediterranean climates. For this investigation, a CFD model was used to simulate the thermal conditions in a DGF for the different ventilation systems. Results obtained for heat flux, temperature and reductions in solar load gains were analyzed and applied for the economic and environmental research.

  • Análisis y diseño de la geometría de las obras de toma y rejas de entrada en los A.H. de alto Tâmega y Daivões - Informe preliminar # 1

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo; Hernando Matellano, Félix; Chacón Llorente, Rafael; de la Torre Abietar, Luis; López Nieto, Javier
    Date: 2013-03-05
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    Resultados preliminares obtenidos para las simulaciones de flujo a través de la boca de toma del Grupo 1 (cota 201.5 m) en el A.H. Daivões para el 100 % (110 m3/s) y 40 % (44 m3/s) del caudal máximo de turbinación.

  • Análisis y diseño de la geometría de las obras de toma y rejas de entrada en los A.H. de alto Tâmega y Daivoes - Informe preliminar # 6

     Hernando Matellano, Félix; Chacón Llorente, Rafael; de la Torre Abietar, Luis; López Nieto, Javier; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo
    Date: 2013-05-10
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    Resultados preliminares obtenidos para las simulaciones de flujo a través de las bocas de toma de los Grupos 1 (cota 201.5 m) y 2 (cota 197.5 m) en el A.H. Daivões para diversos caudales de turbinación

  • Análisis y diseño de la geometría de las obras de toma y rejas de entrada en los A.H. de alto Tâmega y Daivoes - Informe preliminar # 7

     Hernando Matellano, Félix; Chacón Llorente, Rafael; de la Torre Abietar, Luis; López Nieto, Javier; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo
    Date: 2013-05-30
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    Resultados preliminares obtenidos para las simulaciones de flujo a través de las bocas de toma en el A.H. Tâmega para el 100 % (100 m3/s) y 40 % (40 m3/s) del caudal máximo de turbinación y nivel de superficie libre en cota 312 m

  • Análisis y diseño de la geometría de las obras de toma y rejas de entrada en los A.H. de alto Tâmega y Daivões - Informe preliminar # 2

     Hernando Matellano, Félix; Chacón Llorente, Rafael; de la Torre Abietar, Luis; López Nieto, Javier; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo
    Date: 2013-04-01
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    Resultados preliminares obtenidos para las simulaciones de flujo a través de la boca de toma del Grupo 1 (cota 201.5 m) en el A.H. Daivões para el 100 % (110 m3/s) y 40 % (44 m3/s) del caudal máximo de turbinación.

  • FP7-608532-HYPERBOLE - HYDROPOWER PLANTS PERFORMANCE AND FLEXIBLE OPERATION TOWARDS LEAN INTEGRATION OF NEW RENEWABLE ENERGIES

     Egusquiza Estevez, Eduardo; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Valero Ferrando, Mª Del Carmen; Fontanals Garcia, Alfred; Presas Batllo, Alexandre; Valentín Ruiz, David
    Participation in a competitive project

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  • DPI2012-36264 - Análisis de la interacción fluido-estructura en perfiles hidrúlicos de baja vorticidad y su efecto en la respuesta dinámica

     Egusquiza Estevez, Eduardo; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Valero Ferrando, Mª Del Carmen; Escaler Puigoriol, Francesc Xavier; Jou Santacreu, Esteban; Fontanals Garcia, Alfred; Presas Batllo, Alexandre; Valentín Ruiz, David
    Participation in a competitive project

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  • Estudio numérico de la interacción rotor estator en el difusor de una bomba

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Fontanals Garcia, Alfred; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo
    Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones
    Presentation's date: 2013-11
    Presentation of work at congresses

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  • Validación/calibración de modelos para flujos cavitantes, aplicación al diseño en ingeniería

     Gandolfo, Ernesto; Cappa, E. Franco; Moll, Flavio; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Fontanals Garcia, Alfred; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús
    Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones
    Presentation's date: 2013-11
    Presentation of work at congresses

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  • Numerical study of the vortex shedding in a Donaldson-type hydrofoil

     Fontanals Garcia, Alfred; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Zobeiri, Amirreza; Egusquiza Estevez, Eduardo; Farhat, Mohamed; Avellan, François
    IAHR International Workshop on Cavitation and Dynamic Problems in Hydraulic Machinery
    Presentation's date: 2013-09-09
    Presentation of work at congresses

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  • Evaluation of physical properties on a supercritical tertiary mixture using CFD

     Mekala, Samuel Jedidiah; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Larrayoz Iriarte, Maria Angeles
    Conference on Supercritical Fluids and Their Applications
    Presentation's date: 2013-05
    Presentation of work at congresses

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  • Using CFD to estimate external mass transfer coefficients and intra-particle diffusional effects on the supercritical hydrogenation of sunflower oil

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Ramirez Rangel, Eliana; Larrayoz Iriarte, Maria Angeles; Recasens Baxarias, Francisco-javier
    Date of publication: 2012-09-02
    Book chapter

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    Hydrogenation of vegetable oils is an important process in the food industry because of its widespread application to produce margarines, shortenings, and other food components. Supercritical technology has proven to be a reliable alternative to conventional hydrogenation process because not only the trans isomer levels can be reduced, but also offers a clean, economic and environmental friendly process. Computational Fluid Dynamics (CFD) modeling applied to the supercritical hydrogenation reaction can be useful in visualizing and understanding the mass transfer phenomena involved. CFD is applied to the study of the catalytic hydrogenation of sunflower oil in the presence of a supercritical solvent. A mix of sunflower oil, hydrogen and supercritical propane (used as a solvent) is the flowing fluid. Their transport properties at high pressure are incorporated within a CFD commercial code in order to estimate them online within the simulation process. A 2D CFD model of a single Pd-based catalyst pellet is presented. Intra-particle and surface concentration profiles and surface mass fluxes for all species present in the mixture (oil triglycerides and hydrogen) are obtained and compared against experimental results. Different temperatures, flow velocities and particle sizes are studied and external and internal mass transfer phenomena are analyzed. External mass transfer coefficients for hydrogen and oil triglycerides are obtained and a correlation for estimating them is presented.

  • Access to the full text
    Estudio mediante CFD de la interacción rotor-estator en una bomba centrífuga con difusor  Open access

     Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Fontanals Garcia, Alfred; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús
    Anales AFA
    Date of publication: 2012
    Journal article

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    Una bomba centrífuga con difusor, trabajando en diseño óptimo es estudiada por modelado numérico (CFD) con el fin de identificar y estudiar la posible amplificación de fluctuaciones de presión dentro de la máquina (RSI). Se usan resultados numéricos previos, obtenidos en álabes aislados y cascadas de álabes fijos y móviles con el objeto de validar/calibrar los modelos para la turbulencia a utilizar, comparando con los de bases de datos experimentales. Este trabajo previo luego se aplica al estudio de la bomba con difusor, que servirá para futuros estudios de turbomáquinas trabajando bajo condiciones fuera de diseño en donde puede aparecer el fenómeno de cavitación.

    Una bomba centrífuga con difusor, trabajando en diseño óptimo es estudiada por modelado numérico (CFD) con el fin de identificar y estudiar la posible amplificación de fluctuaciones de presión dentro de la máquina (RSI). Se usan resultados numéricos previos, obtenidos en álabes aislados y cascadas de álabes fijos y móviles con el objeto de validar/calibrar los modelos para la turbulencia a utilizar, comparando con los de bases de datos experimentales. Este trabajo previo luego se aplica al estudio de la bomba con difusor, que servirá para futuros estudios de turbomáquinas trabaj ando bajo condiciones fuera de diseño en donde puede aparecer el fenómeno de cavitación.

  • Access to the full text
    Failure investigation of a large pump-turbine runner  Open access

     Egusquiza Estevez, Eduardo; Valero Ferrando, Mª Del Carmen; Huang, Xingxing; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Jou Santacreu, Esteban; Rodriguez, Cristian
    Engineering failure analysis
    Date of publication: 2012-02-02
    Journal article

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  • Utilització de toveres d¿Efecte Coanda per a la ventilació horitzontal de dobles façanes envidrades

     Valentín Ruiz, David; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo
    Date: 2012-10-15
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  • Estudi en 2D de toveres per a la ventilació horitzontal de dobles façanes envidrades

     Valentín Ruiz, David; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo
    Date: 2012-03-20
    Report

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  • Detached eddy simulation of the rotor-stator interaction phenomenon in a moving cascade of airfoils

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Fontanals Garcia, Alfred; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Egusquiza Estevez, Eduardo
    IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems
    Presentation's date: 2012-08-23
    Presentation of work at congresses

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    Optimización de un banco de ensayos de cavitación mediante fluidodinámica computacional  Open access

     Moll, Flavio; Manuele, Diego; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Cappa, E. Franco; Gandolfo, Ernesto; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Fontanals Garcia, Alfred
    Congreso de Mecánica Computacional
    Presentation's date: 2012-11
    Presentation of work at congresses

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    Los flujos cavitantes se corresponden a una estructura bifásica (líquido-vapor) cuando la presión del líquido disminuye hasta su presión de vapor, pv. La aparición y el posterior colapso de cavidades de vapor cerca de paredes sólidas, generan pulsos de presión de alta frecuencia que ocasionan la falla por fatiga del material sólido, y pérdida de rendimiento y daño mecánico en turbomáquinas. Experimentos que identifican el patrón de flujos cavitantes muestran que el estado de cavitación desarrollada puede tener diferentes estructuras no estacionarias, en algunos casos del tipo periódica. Éstas dependen de su estado fluidodinámico, siendo algunas de ellas más agresivas desde el punto de vista del daño por cavitación. Relacionados con el daño por cavitación en materiales, existen montajes experimentales orientados a estudios que implican la búsqueda y/o desarrollo de materiales resistentes al daño por cavitación. Debido al alto costo de los experimentos en bancos hidrodinámicos, es de interés evaluar las condiciones óptimas de cavitación que maximicen el daño en probetas de materiales resistentes a este fenómeno. Esto puede hacerse mediante modelado numérico (CFD), ya que es posible caracterizar el tipo de estructura que posee la zona de vaporización/colapso de las burbujas en estos dispositivos de ensayo, aunque este tipo de flujo muestra una gran complejidad en su modelado, debido a que se debe tener en cuenta el estado bifásico y turbulento del flujo. El objetivo de este trabajo ha sido contribuir mediante el uso de CFD a la optimización del diseño de un banco de ensayos hidrodinámico actualmente en construcción, para el ensayo de probetas de diversos aleaciones de materiales que se usarán para recargue de álabes de turbinas. Se necesita garantizar que existan mecanismos de cavitación lo más agresivos posibles en el dispositivo de ensayo en donde se insertarán las probetas de cara a minimizar los tiempos de ensayo, que son del orden de 150 horas. El estudio mediante CFD se ha hecho aplicando diferentes modelos para la cavitación y para la turbulencia, utilizando los estudios de validación y de sensibilidad a parámetros de los submodelos ya realizados en un trabajo previo al presente trabajo.

  • CFD assessment of the performance of lateral ventilation in Double Glazed Facades in Mediterranean climates

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Valero Ferrando, Mª Del Carmen; Egusquiza Estevez, Eduardo; Alavedra, Pere
    Energy and buildings
    Date of publication: 2011-09
    Journal article

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  • Caracterización del tipo de cavitación mediante dinámica computacional de fluidos para posteriores aplicaciones al estudio experimental del daño por cavitación

     Moll, Flavio; Manuele, Diego; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Fontanals Garcia, Alfred
    Mecánica computacional
    Date of publication: 2011-11-01
    Journal article

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  • Informe final: Sifón Tersa

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo
    Date: 2011-03-21
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  • Estudio del vortex shedding en perfil del predistribuidor - Grupos Aldea II

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo
    Date: 2011-04-28
    Report

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    Caracterización del tipo de cavitación mediante dinámica computacional de fluidos para posteriores aplicaciones al estudio experimental del daño por cavitación  Open access

     Moll, Flavio; Manuele, Diego; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Fontanals Garcia, Alfred
    Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones
    Presentation's date: 2011-11-03
    Presentation of work at congresses

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    La cavitación se corresponde a una estructura bifásica (líquido-vapor) cuando la presión del líquido disminuye hasta su presión de vapor, pv. Esta disminución de pv puede deberse a diversos factores relacionados con la hidrodinámica del flujo y las propiedades físicas del fluido, pudiendo presentar diferentes características. En la cavitación hidrodinámica, pueden distinguirse efectos que pueden producir un acoplamiento fluido-estructura (lock-in) que puede favorecen la falla del material, sólido que confina al fluido, lo que conduce a la pérdida de rendimiento y daño mecánico en turbomáquinas. Los ensayos experimentales muestran que el estado de cavitación desarrollada puede tener diferentes estructuras, (e.g. de burbujas, de lámina, supercavitación, etc.), siendo algunas de ellas de tipo periódica. Estas estructuras dependen del estado fluidodinámico del flujo, siendo algunas de ellas más agresivas desde el punto de vista del daño por cavitación. Debido al costo de los experimentos, es de interés evaluar si mediante dinámica computacional de fluidos (CFD) se puede caracterizar el tipo de estructura que posee la zona de vaporización/colapso de las burbujas en diferentes dispositivos hidrodinámicos. Este tipo de flujo muestra una gran complejidad ya que deben tenerse en cuenta el estado bifásico y turbulento del flujo. El objetivo de este trabajo es demostrar si es posible caracterizar mediante CFD el tipo de estructura que se presenta cuando hay cavitación desarrollada, utilizando datos experimentales para una configuración de flujo sobre un escalón, probándose primero las aproximaciones que se obtienen mediante CFD. Se estudia la validación y la sensibilidad a parámetros de modelado con el objetivo de aplicar el conocimiento adquirido a la optimización del diseño de probetas que se insertarán en un banco de ensayos hidrodinámico para la comprobación de la resistencia al daño por cavitación de distintos materiales. Se identifican parámetros que permitan reproducir las condiciones de cavitación más agresiva con el objeto de reducir los tiempos de ensayo.

  • Fluid-structure interaction in submerged structures

     Valero Ferrando, Mª Del Carmen; Egusquiza Estevez, Eduardo; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Huang, Xingxing
    International Conference on Computational Methods for Coupled Problems in Science and Engineering
    Presentation's date: 2011-06-22
    Presentation of work at congresses

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  • Obtención de biodiesel con metanol comprimido y dióxido de carbono como cosolvente utilizando una resina ácida¿

     Santana Scotelari de Souza, Aline; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Recasens Baxarias, Francisco-javier; Larrayoz Iriarte, Maria Angeles
    Reunión de Expertos en Tecnologías de Fluidos Comprimidos
    Presentation's date: 2011-06-15
    Presentation of work at congresses

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  • Access to the full text
    Numerical study of the fluid-structure interaction in the diffuser passage of a centrifugal pump  Open access

     Fontanals Garcia, Alfred; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Egusquiza Estevez, Eduardo
    International Conference on Computational Methods for Coupled Problems in Science and Engineering
    Presentation's date: 2011-06-22
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    Reliable design of turbomachinery is a complex task. In order to gain overall efficiency in the machine performance, designers may have to reduce the gap between the impeller and the diffuser, forcing them to be as closely spaced as possible. In these situations, there may be a strong interaction between them that influences both the aerodynamics and the structural performance of blades and vanes. This phenomenon is called rotor-stator interaction (RSI), and it has a strong influence on the machine behavior. These interactions can have a significant impact on the vibrational and acoustical characteristics of the machine. Sometimes, this interaction has led to blade or vane failure. Unsteadiness and turbulence play a fundamental role in RSI, and the use of computational fluid dynamics (CFD) is becoming a usual requirement in turbomachinery design due to the difficulties and elevated cost of the experimentation required to identify RSI phenomena. Nowadays, a CFD analysis based on Reynolds–averaged Navier–Stokes equations (RANS) and a coupled eddy viscosity turbulence model (EVM) is commonly applied in turbomachinery design. Therefore, the choice of an appropriate turbulence model and the boundary layer treatment is far from trivial, and a suitable turbulence modeling plays an important role for successful CFD results.In this work, an entire stage of a diffuser pump was modeled by means of a commercial CFD code in order to study the pressure fluctuations due to the interaction between the impeller and the diffuser of the pump. The obtained numerical results were compared against the experimental results of Tsukamoto et al.,. Full RANS equations coupled with several EVM were solved for a diffuser pump stage in order to establish the most accurate modeling strategy for a diffuser pump. Boundary layer sensitivity tests were performed, and numerical discretization influence on results was also tested and established. Frequencies of the pressure fluctuations in the diffuser passage are also obtained with several EVM and compared against experimental results.

  • Failures due to ingested bodies in hydraulic turbines

     Egusquiza Estevez, Eduardo; Valero Ferrando, Mª Del Carmen; Estévez, Aida; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo
    Engineering failure analysis
    Date of publication: 2010-10-04
    Journal article

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  • INTERACCIÓN FLUIDO-ESTRUCTURA EN LA RESPUESTA DINÁMICA DE RODETES DE TURBINAS HIDRÁULICAS

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Valero Ferrando, Mª Del Carmen; Jou Santacreu, Esteban; Presas Batllo, Alexandre; Fontanals Garcia, Alfred; Castañer Rioboo, David; Egusquiza Estevez, Eduardo
    Participation in a competitive project

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  • Detailed study of the rotor-stator interaction phenomenon in a moving cascade of airfoils

     Fontanals Garcia, Alfred; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Egusquiza Estevez, Eduardo
    IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems
    Presentation's date: 2010-09-20
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    In turbomachinery the Rotor-Stator Interaction (RSI) is an important phenomenon that has a strong influence on the machine behavior. These interactions can have a significant impact on the vibrational and acoustical characteristics of the machine. Unsteadiness and turbulence play a fundamental role in complex flow structure and the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) is becoming a usual requirement in design in turbomachinery due to the difficulties and high cost of the necessary experiments needed to identify RSI phenomena. The flow inside a turbomachinery working under design condition is complex but apparently, when working under off-design conditions, it becomes more complex due to the boundary layer separation phenomena. Therefore, the choice of an appropriate turbulence model is far from trivial and a suitable turbulence modeling plays a very important role for successful CFD results. In this work the RSI generated between a moving cascade of blades and fixed flat plate located downstream were studied by means of CFD modeling and compared against experimental results. Design and off-design conditions were modeled and a detailed comparison between them has been made. To analyze in detail the flow pattern, mean velocities in the boundary layer were obtained and compared against experimental results. Furthermore, results concerning to turbulence intensity were compared against an experimental database. It was observed that for each operating condition, the flow in the cascade show special features. For flow inside the turbomachine under design conditions there is no separation, the wake is thin and the characteristic length of the eddies is small. For off-design conditions, there is a large separation and the wake is thick with large eddies. The results obtained can be used to obtain a deeper insight into the RSI phenomena.

  • A CFD approach to evaluate the influence of construction and operation parameters on the performance of active transparent façades in Mediterranean climates

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Egusquiza Estevez, Eduardo; Alavedra Ribot, Pere; Castilla Lopez, Roberto
    Energy and buildings
    Date of publication: 2009-12
    Journal article

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  • Simulation of hot stamping processes

     Riera, M. Dolores; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Valls, Isaac; Casellas Padro, Daniel
    Steel grips: journal of steel and related materials
    Date of publication: 2009-02-10
    Journal article

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  • CFD Studies in Heat and Mass Transfer Phenomena

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús
    Date of publication: 2009-11-24
    Book

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  • Simulation of hot stamping processes

     Riera Colom, Maria Dolores; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Valls, I; Casellas Padro, Daniel
    International Conference on Hot Sheet Metal Forming of High-Performance Steel
    Presentation's date: 2008-10
    Presentation of work at congresses

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  • Rotor-stator interaction phenomena: numerical study of the boundary layer influence on the wake vortex shedding

     Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Fontanals Garcia, Alfred; Grau Barcelo, Joan; Egusquiza Estevez, Eduardo; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús
    24th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems
    Presentation's date: 2008-10-28
    Presentation of work at congresses

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  • Performance and influence of numerical sub-models on the CFD simulation of free and forced convection in double-glazed ventilated façades

     Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Jou Santacreu, Esteban; Egusquiza Estevez, Eduardo; Cuerva Contreras, Eva; Alavedra Ribot, Pere
    Energy and buildings
    Date of publication: 2008-03
    Journal article

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  • Using CFD to estimate external mass transfer coefficients and intra-particle diffusional effects on the supercritical hydrogenation of sunflower oil

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Casanovas, M; Ramirez Rangel, Eliana; Larrayoz Iriarte, Maria Angeles; Recasens Baxarias, Francisco-javier
    5th International Symposium on High Pressure Processes Technology and Chemical Engineering
    Presentation's date: 2007-06-26
    Presentation of work at congresses

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  • CFD modeling on external mass transfer and intra-particle diffusional effects on the supercritical hydrogenation of sunflower oil

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Casanovas, M; Ramírez, E; Recasens Baxarias, Francisco-javier; Magaña, I; Martínez, D; Larrayoz Iriarte, Maria Angeles
    Chemical engineering science
    Date of publication: 2007-09
    Journal article

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  • CFD studies on particle-to-fluid mass and heat transfer in packed beds: Free convection effects in supercritical fluids

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Recasens Baxarias, Francisco-javier; Larrayoz Iriarte, Maria Angeles; Escaler Puigoriol, Francesc Xavier
    Chemical engineering science
    Date of publication: 2007-09
    Journal article

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  • Computational Fluid Dynamics Studies in Heat and Mass Transfer Phenomena in Packed Bed Extraction and Reaction Equipment: Special Attention to Supercritical Fluids Technology  Open access

     Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús
    Defense's date: 2007-03-01
    Department of Chemical Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

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    El entendimiento de los fenómenos de transferencia de calor y de masa en medios porosos implica el estudio de modelos de transporte de fluidos en la fracción vacía del medio; este hecho es de fundamental importancia en muchos sistemas de Ingeniería Química, tal como en procesos de extracción o en reactores catalíticos. Los estudios de flujo realizados hasta ahora (teóricos y experimentales) usualmente tratan al medio poroso como un medio efectivo y homogéneo, y toman como válidas las propiedades medias del fluido. Este tipo de aproximación no tiene en cuenta la complejidad del flujo a través del espacio vacío del medio poroso, reduciendo la descripción del problema a promedios macroscópicos y propiedades efectivas. Sin embargo, estos detalles de los procesos locales de flujo pueden llegar a ser factores importantes que influencien el comportamiento de un proceso físico determinado que ocurre dentro del sistema, y son cruciales para entender el mecanismo detallado de, por ejemplo, fenómenos como la dispersión de calor, la dispersión de masa o el transporte entre interfaces.La Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) como herramienta de modelado numérico permite obtener una visión mas aproximada y realista de los fenómenos de flujo de fluidos y los mecanismos de transferencia de calor y masa en lechos empacados, a través de la resolución de las ecuaciones de Navier - Stokes acopladas con los balances de materia y energía y con un modelo de turbulencia si es necesario. De esta forma, esta herramienta permite obtener los valores medios y/o fluctuantes de variables como la velocidad del fluido, la temperatura o la concentración de una especie en cualquier punto de la geometría del lecho empacado.El objetivo de este proyecto es el de utilizar programas comerciales de simulación CFD para resolver el flujo de fluidos y la transferencia de calor y de masa en modelos bi/tri dimensionales de lechos empacados, desarrollando una estrategia de modelado aplicable al diseño de equipos para procesos de extracción o de reacción catalítica. Como referencia se tomaran procesos de tecnología supercrítica debido a la complejidad de los fenómenos de transporte involucrados en estas condiciones, así como a la disponibilidad de datos experimentales obtenidos previamente en nuestro grupo de investigación. Estos datos experimentales se utilizan como herramienta de validación de los modelos numéricos generados, y de las estrategias de simulación adoptadas y realizadas durante el desarrollo de este proyecto.

    An understanding of the heat and mass transfer phenomena in a porous media implies the study of the fluid transport model within the void space; this fact is of fundamental importance to many chemical engineering systems such as packed bed extraction or catalytic reaction equipment. Experimental and theoretical studies of flow through such systems often treat the porous medium as an effectively homogeneous system and concentrate on the bulk properties of the flow. Such an approach neglects completely the complexities of the flow within the void space of the porous medium, reducing the description of the problem to macroscopic average or effective quantities. The details of this local flow process may, however, be the most important factor influencing the behavior of a given physical process occurring within the system, and are crucial to understanding the detailed mechanisms of, for example, heat and mass dispersion and interface transport.Computational Fluid Dynamics as a simulation tool allows obtaining a more approached view of the fluid flow and heat and mass transfer mechanisms in fixed bed equipment, through the resolution of 3D Reynolds averaged transport equations, together with a turbulence model when needed. In this way, this tool permit to obtain mean and fluctuating flow and temperature values in any point of the bed. The goal of this project is to use commercial available CFD codes for solving fluid flow and heat and mass transfer phenomena in two and three dimensional models of packed beds, developing a modeling strategy applicable to the design of packed bed chemical reaction and extraction equipment. Supercritical extraction and supercritical catalytic reaction processes will be taken as reference processes due to the complexity of the transport phenomena involved within this processes, and to the availability of experimental data in this field, obtained in the supercritical fluids research group of this university. The experimental data priory obtained by our research group will be used as validation data for the numerical models and strategies dopted and followed during the developing of the project.

  • Performance of stress-transport models in the prediction of particle-to-fluid heat transfer in packed beds

     Coussirat Nuñez, Miguel Gustavo; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Mateos Prieto, Borja; Egusquiza Estevez, Eduardo
    Chemical engineering science
    Date of publication: 2007-12
    Journal article

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  • HYDRODYNA Phase II. "Harnessing the dynamic behavior of hydro-turbines, storage pumps and pump-tubines"

     Egusquiza Estevez, Eduardo; Valero Ferrando, Mª Del Carmen; Escaler Puigoriol, Francesc Xavier; Guardo Zabaleta, Alfredo de Jesús; Fontanals Garcia, Alfred
    Participation in a competitive project

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