بررسی عددی ساختار جریان و عملکرد پمپ سانتریفیوژ با رخداد کاویتاسیون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی اراک

2 Arak university of technology

چکیده

در مقاله حاضر، به شبیه سازی عددی جریان به منظور شناسایی رخداد کاویتاسیون و جزئیات شکل گیری و اثرات آن، درون پمپ سانتریفیوژ از نوع 250- 100 شرکت پمپیران شامل پروانه و حلزونی پمپ با نرم افزار انسیس سی‌-اف-ایکس پرداخته شده‌است. در شبیه سازی کاویتاسیون، جریان به صورت جریان دو فاز آب و بخارآب در نظر گرفته شده‌است. از معادله رایلی- پلاست جهت بررسی رشد و فروپاشی حباب بخار استفاده شده‌است. به منظور اعتبارسنجی نتایج عددی، منحنی‌های مشخصه پمپ از مطالعه حاضر استخراج و با نتایج مشابه تجربی مقایسه گردیده است که تطابق خوبی مشاهده می‌شود. به نحوی که میزان انحراف نتایج عددی حاضر با نتایج تجربی در دبی طراحی پمپ 5/6 درصد می‌باشد. مشخص می‌گردد که کاویتاسیون در فشارهای ورودی کمتر از 45 کیلو‌پاسکال رخ می‌دهد. با کاهش فشار ورودی از 40 کیلوپاسکال تا 20 کیلوپاسکال، میزان جدایش جریان نیز افزایش یافته و موقعیت آن از ابتدای پره به نواحی داخلی پره منتقل می‌شود. موقعیت رخداد کاویتاسیون در 14/0 تا 24/0 گذرگاه و همچنین ابتدای پره ها رخ می‌دهد که به نحوی کاویتاسیون لبه حمله به سمت مناطق داخلی پره انتقال می یابد. میزان کسر حجمی بخار در این قسمت ها به ترتیب از 04/0 به 96/0 افزایش یافته‌است. با رخداد کاویتاسیون در هد مکش مثبت خالص NPSH=1.52، افت 3 درصدی هد در نمودارها مشاهده می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Investigation of Flow Structure and Performance of Centrifugal Pump with Cavitation

نویسندگان [English]

  • sarallah Abbasi 1
  • hasan gholizadeh 2
1 assistant professor, Arak university of technology
2 Arak university of technology
چکیده [English]

In the present article the numerical simulation of the flow inside the centrifugal pump of the type 100-250 of Pumpiran Company, including the impeller and the volute of the pump, has been done with Ansys CFX software. In cavitation simulation, flow is considered as a two-phase. The Rayleigh–Plesset equation has been used to study the growth and collapse of the vapor bubble. In order to validate the numerical results, the characteristic curves of the pump were extracted from the present study and compared with similar experimental results, which show a good agreement. The rate of deviation of the results at the pump flow rate (120 m3/h) is 6.5%. It is found that cavitation occurs at inlet pressures of less than 45 kPa. The position of cavitation occurs at 0.14 to 0.24 of the passage as well as at the beginning of the blades. The vapor volume fraction in these parts has increased from 0.04 to 0.96, respectively. In addition, by reducing the inlet pressure from 40 kPa to 20 kPa, the rate of flow separation also increases and its position is transferred from the beginning of the blade to the inner areas of the blade. The 3% drop in the head is also observed in the net positive suction head (NPSH) equal to 1.52 with the occurrence of cavitation in the diagrams.

کلیدواژه‌ها [English]

  • numerical simulation
  • cavitation phenomenon
  • centrifugal pump
  • Performance Curve