Optimización numérica de un sello de laberinto trapezoidal para reactor de compresión pulsada (PCR)

Abstract

Se propone un sistema de sellado mediante sellado laberíntico para minimizar las fugas de gas en un Reactor de Compresión Pulsada, para lo cual se evalúan los parámetros geométricos de forma trapezoidal. El conjunto de parámetros se optimizó minimizando las fugas de gas, utilizando el Algoritmo Genético Multiobjetivo con el método de Agregación Genética, que realiza un modelo de regresión con los datos generados por la correlación de parámetros. La simulación CFD evalúa la fuga de gas para la geometría dada y las condiciones de contorno constantes, presión de entrada 10 MPa, velocidad del pistón 25 m / s, ángulo de la cavidad de 35 ° y longitud del pistón de 150 mm. Los valores del conjunto de entrada se han reducido a cantidades fabricables. El análisis del comportamiento de la velocidad muestra un aumento brusco de la velocidad en la parte final de la cavidad y, en consecuencia, la energía cinética de la turbulencia presenta picos en esa zona. Los parámetros más sensibles son el espacio entre el pistón y el cilindro y el ancho de la cavidad. La fuga de flujo mínima es de 0,001024 kg / s con un espacio de 30 µm. Al comparar entre el pistón liso y ranurado, hay regiones en las que tener una superficie lisa es mejor que ranurarla. En general, por encima de un valor umbral de separación de 150 µm es mejor utilizar un pistón con sellos laberínticos. Para un espacio de 250 µm, el flujo de fuga fue de 0,301391 kg / s, lo que representa una disminución del 34% en comparación con un pistón liso.