22393

شبيه سازي عددي پديده كاويتاسيون در پمپهاي سانتريفيوژ و بررسي اثرات قطر ورودي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

1398/8/22

دكتر رضا تقوي زنوز

مكانيك

پديده‌كاويتاسيون همواره يكي از پديده‌هاي مخرب در ماشين‌هاي مختلف و به ويژه پمپ‌هاي گريز از مركز مي‌باشد كه موجب افت عملكرد پمپ‌شده و باعث خوردگي پره‌ها و حفاظ پروانه مي‌شود. از اين رو يافتن روشي جهت پيش بيني وقوع آن و همچنين راه‌هاي جلوگيري يا به تعويق انداختن آن همواره يك موضوع مناسب جهت مطالعه و بررسي بوده است و در چند دهه‌ي اخير، پژوهشگران زيادي را در سرتاسر جهان، به خود مشغول داشته‌است. در اين پژوهش از ديناميك سيالات محاسباتي جهت پيش‌بيني پديده كاويتاسيون استفاده‌مي‌شود. معادلات دوفازي ناوير-استوكس متوسط‌گيري‌شده به روش رينولدز به همراه مدل توربولانسي و مدل كاويتاسيوني حل مي‌شوند. ابتدا از يك پمپ گريز از مركز كه هد مكش مثبت خالص آن مشخص است، استفاده‌مي‌شود و ضمن مدلسازي و تحليل عددي، هدخالص مكش مثبت آن محاسبه‌مي‌گردد. پس از اعتبار سنجي روش عددي استفاده‌شده با نتايج تجربي موجود و تاييد آن، هدخالص مكش مثبت يك پمپ گريز از مركز چند طبقه به‌طور عددي محاسبه‌مي‌شود و درنهايت با تغيير قطر چشمي پروانه طبقه اول پمپ چند طبقه، تاثير اين قطر بر پديد‌ه كاويتاسيون بررسي‌مي‌شود. از مهم‌ترين نتايج اين رساله مي‌توان به كاهش هد مكش مثبت خالص مورد نياز با افزايش قطر چشمي پروانه اشاره‌نمود. با افزايش قطر چشمي از 104 ميلي‌متر به 121 ميلي‌متر، هد مكش مثبت خالص مورد نياز از 3.75 متر به 2.12 متر كاهش‌مي‌يابد.

1399/07/12

Numerical Simulation of cavitation phenomena in a centrifugal pump and investigation of impeller eye diameter effects

10/3/2020 12:00:00 AM

The cavitation phenomenon has been a destructive phenomenon in various type of machines especially in centrifugal pumps which leads to the blades and gourds of impeller erection. Therefore, finding a way to predict and stop the cavitation inception or at least to postpone it has always been a worthy subject to study. In this study, the prediction of the cavitation inception is done via Computational Fluid Dynamics (CFD). Two phased Naiver-Stokes is averaged and is solved using the turbulence and cavitation model. First step is using an existing pump model as a way to validate the numerical model, after simulation and numerical analysis, the net positive suction head (NPSH) is calculated and validated by experimental result. After validation of the numerical analysis, the NPSH of a multistage centrifugal pump is calculated numerically. Next step was to determine the effect of changing the hub diameter of the first stage impeller on the cavitation inception. One of the most important results of this study is when the impeller diameter increases, the net positive suction head will decrease. As the eye diameter increases from 104 to 121-millimeter, the net positive suction head will decrease from 3.75m to 2.12m.