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Il compressore centrifugo è forse l'esempio più comune di turbomacchina ad alta velocità e viene utilizzato in una vasta gamma di applicazioni tra cui turbine a gas per aeromobili, turbine a gas industriali, compressori industriali e turbocompressori. I soli compressori industriali sono suddivisi in una vasta gamma di applicazioni ampiamente diversificate e i turbocompressori comprendono sia la sovralimentazione dei motori dei veicoli sia i requisiti molto diversi dei grandi motori diesel navali e industriali. Dato questo spettro di applicazione, non sorprende che il compressore centrifugo continui a suscitare molta attenzione. La diversità delle applicazioni porta naturalmente con una vasta gamma di dimensioni, servizio e enfasi sul design. Le dimensioni sono meglio illustrate dai compressori del turbocompressore i cui diametri della girante vanno da un minimo di 20 mm per i turbocompressori per motori di motociclette fino a quasi 1 m per i turbocompressori o i più grandi motori marini. Il dovere può essere esemplificato dal rapporto di pressione a causa della sua influenza su altri parametri chiave come il numero di Mach e la velocità della punta: molte applicazioni industriali richiedono rapporti di fase di 1,5: 1 o anche meno, mentre le turbine a gas per elicotteri richiedono i rapporti di massima pressione, con 6: 1 banale e gli ultimi motori che richiedono 10: 1 o più da un singolo stadio del compressore.

L'obiettivo principale di questa tesi è di elaborare una procedura di progettazione attraverso lo stato dell'arte che si trova in letteratura e quindi confrontare i risultati ottenuti con la fluidodinamica computazionale (CFD).

La prima parte è una panoramica dei turbocompressori, concentrandosi principalmente sulla vasta gamma di applicazioni che coprono e su alcune linee guida di progettazione approssimativa per il componente. Viene quindi descritto il compressore centrifugo che sfoglia tutti i suoi componenti, fornendo una descrizione teorica che evidenzia per ciascuno di essi il ruolo e le caratteristiche principali.

La seconda parte descrive la procedura di progettazione adottata, spiegando prima il procedimento teorico e poi mostrando i risultati ottenuti. Per alcuni componenti la procedura viene confrontata con altri metodi, come nel caso della voluta.

Dopodiché, l'ultima parte di questo lavoro è CFD, all'inizio viene descritta la procedura per costruire il modello CFD, e poi viene presentato il risultato.

The centrifugal compressor is perhaps the most common example of high-speed turbomachinery and it is used in a wide range of applications include aircraft gas turbines, industrial gas turbines, industrial compressors and turbochargers. Industrial compressors alone are subdivided into a large range of widely differing applications and turbochargers embrace both vehicle engine turbocharging and the very different requirements of the large marine and industrial diesel engines. Given this spectrum of application, it is not surprising that the centrifugal compressor continues to command a great deal of attention. The diversity of application naturally brings with a wide range of size, duty and design emphasis. Size is best illustrated by turbocharger compressors whose impeller diameters range from as little as 20 mm for motorcycle engine turbochargers up to almost 1 m for turbochargers or the largest marine engines. Duty may be exemplified by the pressure ratio because of its influence on other key parameters such as the Mach number and tip speed: many industrial applications require stage ratios of 1.5: 1 or even less, whereas helicopter gas turbines require the highest-pressure ratios, with 6: 1 commonplace and the latest engines demanding 10:1 or more from a single compressor stage. The main goal of this thesis is drawn up a design procedure through the state-of-the-art that is found in literature and then compare the results obtained with the computational fluid dynamics (CFD). The first part is an overview about turbochargers, dwelling mainly on the wide range of application that they cover and on some rough design guidelines for the components. Then the centrifugal compressor is described browsing all its components, giving a theoretical description highlighting for each of them the role and the main characteristics. The second part describes the design procedure adopted, explaining before the theoretical procedure and then showing the results obtained. For some components the procedure is compared with other methods, as in the case of volute. After that, the last part of this work is CFD, at the beginning is described the procedure to build the CFD model and then the results are presented.