30555

مانندسازي عددي هيدروديناميك پمپ‌هاي مايعات زمستيك

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا- آئروديناميك

1400

1402/11/30

حجت قاسمي

مهندسي مكانيك

سيستم تغذيه در موتورهاي پيشرانه مايع، عهده‌دار تأمين و ارسال پيشرانه به سوي محفظه احتراق مي‌باشد. پمپ‌هاي مورد استفاده در چنين سيستم‌هايي، از نوع گريز از مركز محسوب شده و فشار مورد نياز به منظور ارسال سوخت و يا اكسيدكننده را به محفظه احتراق مهيا مي‌كنند. در پژوهش صورت گرفته، يك نمونه پمپ گريز از مركز زمستيك كه سيال آن اكسيژن مايع مي‌باشد، در ابتدا با كمك از روابط صفر بعدي طراحي شده است و سپس به صورت سه بعدي و با كمك از ديناميك سيالات محاسباتي با استفاده از حلگر سي‌اف‌ايكس مانندسازي گرديد و ميدان جريان درون پمپ تحت شرايط كاري مختلف، مورد بررسي و تحليل قرار گرفت. نتايج كسب شده با كمك از مانندسازي عددي مورد استفاده، حاكي از همخواني داده‌هاي روش عددي با روابط صفر بعدي و تحليلي بود. اين تطابق داده‌ها سبب مي‌شود تا روش عددي لحاظ شده، به عنوان روشي مورد اطمينان براي تخمين و پيشبيني رفتار جريان درون پمپ به حساب بيايد. منحني‌هاي مشخصه پمپ به دست آمدند و به ازاي دورهاي كاري مختلف براي پمپ، رفتار آن بررسي و بهترين نقطه توان مفيد آن يافت شد. مقدار هد خروجي از پمپ در نقطه طراحي در مانندسازي m 4/123 به دست آمد كه اين مقدار در مقايسه با هد m 120 حاصل از روابط تحليلي قابل قبول به حساب مي‌آيد. بهترين نقطه توان مفيد پمپ نيز در حوالي m3/h 18 به دست آمد. از طرفي مشاهده گرديد كه با افزايش 20 درصدي دور پمپ، به مقدار بيشينه هد، 31٪ و به مقدار بيشينه توان مفيد 8/42 ٪ افزوده مي‌شود. نيز با كاهش 20 درصدي دور پمپ، از مقدار بيشينه هد 5/35 ٪ و از بيشينه مقدار توان مفيد 23/50 ٪ كاسته مي‌شود. لازم به ذكر است كه در مانندسازي صورت گرفته، اثر حضور اينديوسر در كنار ساير اجزاي پمپ و همچنين مسير جريان ثانويه و برگشتي به پروانه، لحاظ گرديده‌ شده‌اند. در انتهاي كار، اين روش عددي موجبات ساخت يك نمونه پمپ گريز از مركز را فراهم مي‌نمايد.

1402/12/13

Numerical simulation of hydrodynamics of Cryogenic pumps

1/1/1900 12:00:00 AM

The feeding system in a liquid propellant engine, is responsible for supplying and transferring the propellant to the combustion chamber. The pumps used in such systems, are of centrifugal type and provide the pressure required to transfer the fuel or oxidizer to the combustion chamber. In this research, a Cryogenic centrifugal pump which its working fluid is liquid Oxygen, was initially designed with the help of zero-dimensional relationships and then was modeled in three dimensions. The flow field inside the pump was investigated and analyzed under different working conditions by the means of Computationl Fluid Dynamics using the CFX solver. The results obtained with the help of numerical simulation, indicate a good agreement of the data of the numerical method with zero-dimensional and analytical relations. This matching of data makes the included numerical method to be considered as a reliable method for estimating and predicting the behavior of the flow inside the pump. The characteristic curves of the pump and its best efficiency point were obtained and also its behavior was investigated for different working cycles for the pump. It should be noted that in the simulation, the effect of the presence of inducer along with other pump components as well as the secondary flow path, have been taken into account. At the end, the mentioned numerical method provides the prerequisites to construct a sample of the centrifugal pump.

پمپ گريز از مركز , سيال زمستيك , مانندسازي عددي , نقشه عملكردي و منحني مشخصه

Centrifugal Pump , Cryogenic pump , Numerical simulation , Characteristic curve

Alireza Ramezani

Dr. Hojjat Ghasemi