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SOMMARIO
Le turbopompe utilizzate in campo aerospaziale hanno lo scopo di pressurizzare il liquido proveniente dal serbatoio per immetterlo in camera di combustione. Questo permette una minore pressione di immagazzinamento dei propellenti, con conseguente riduzione dei pesi, ed un aumento delle pressioni in camera di combustione che genera un aumento della spinta. Nella propulsione aerospaziale, quindi, le turbomacchine rivestono un ruolo fondamentale per quanto riguarda i sistemi di propulsione a propellente liquido.
Le esigenze di riduzione dei pesi in campo spaziale hanno portato le turbomacchine a lavorare in condizioni di velocità supercritiche, dove fenomeni come la cavitazione e l’instabilità rotodinamiche diventano estremamente rilevanti.
Per ridurre gli effetti di tali fenomeni si introduce a monte della pompa centrifuga un induttore che fornisce un primo incremento della pressione, evitando o comunque diminuendo lo sviluppo della cavitazione sulla pompa.
Nel presente lavoro di tesi si studia il comportamento sperimentale dell’induttore DAPROT3 e della pompa centrifuga VAMPIRE, entrambi progettati sulla base di un modello teorico ideato e sviluppato dal Prof. D’Agostino e dal suo gruppo di ricerca.
Nei primi tre capitoli viene presentata una breve introduzione sulle caratteristiche delle turbopompe e sui fenomeni che si sviluppano nel flusso da esse prodotto mentre nel capitolo 4 viene illustrato il circuito di prova, e le sue molteplici configurazioni.
Nel capitolo 5 si presentano la procedura ed i risultati delle prestazioni non cavitanti e cavitanti eseguite sull’induttore DAPROT3.
Nei capitoli 6 e 7 si presentano le procedure teoriche e sperimentali di riduzione dei dati delle prove rotodinamiche Discrete e Continue, ed i risultati sperimentali delle prove discrete eseguite sull’induttore DAPROT3.
Il capitolo 8 presenta i risultati sperimentali delle prestazioni non cavitanti e cavitanti della pompa centrifuga VAMPIRE, mentre nel capitolo 9 vengono mostrati i risultati delle prestazioni non cavitanti e cavitanti dell’assemblaggio VAMPDAP, cioè quando a monte della pompa centrifuga VAMPIRE viene montato l’induttore DAPROT3.
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Abstract
the Turbopumps used in the aerospace field has the aim to increase the pressure of fluid stored inside the tank in order to introduce it in the combustion chamber. This device allows for a reduction of the storage pressure of the propellant, with consequent reduction of the weight, and increase of the pressure in the combustion chamber, which provides an increase of thrust.
In aerospace propulsion, hence, turbomachines play a fundamental rule in liquid propellant propulsion systems.
Due to the demand for the reduction of weight in the aerospace field, turbomachines often run at supercritical speeds, where phenomena such as cavitation and rotordynamic instabilities becomes extremely important.
To reduce the effects of these phenomena an inducer is introduced upstream of the centrifugal pump in order to provide a first pressure increase and avoid ,or reduce, cavitation in the pump.
The purpose of the present work is the analysis of the DAPROT3 inducer and the VAMPIRE centrifugal pump, both designed on the basis of theoretical models conceived and developed by Prof. d'Agostino and his research team.
In the first three chapters a brief introduction on the characteristics of turbopumps and the phenomena that develop in their flows while Chapter 4 described the test circuit, and its many configurations.
In Chapter 5 the procedure and the results of noncavitating and cavitating performance on the DAPROT3 inducer are illustrated.
In Chapters 6 and 7 the theoretical and experimental data reduction procedures in discrete and continuous rotordynamic experiments, and the experimental results on the DAPROT3 inducer are presented.
In Chapter 8 the experimental results of noncavitating and cavitating performance of the VAMPIRE centrifugal pump are shown, while in Chapter 9 the experimental results of noncavitating and cavitating performance of assembly VAMPDAP, where the inducer DAPROT3 is mounted upstream of the VAMPIRE centrifugal pump, are illustrated.
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