توسعه یک الگوریتم طراحی شکل حلزونی برای پمپ های گریز از مرکز

پمپ گریز از مرکز، پمپ روتودینامیک است که از پروانه چرخان برای افزایش فشار سیال استفاده می کند. سیال در امتداد و یا نزدیک به محور چرخش وارد پروانه پمپ می شود و توسط پروانه شتاب گرفته، و با جریان شعاعی توسط دیفیوزر یا محفظه حلزونی (پوسته)، خارج می شود. برای تحلیل کامل جریان در پمپ گریز از مرکز باید معادلات لزج ناویر استوکس را حل کرد، ولی این امر بسیار پیچیده است و مستلزم صرف وقت زیادی می باشد. با پیشرفت های زیادی که در زمینه سخت افزار رایانه صورت گرفته و همچنین با بهبود مدل های توربولانسی استفاده از کد های سه بعدی برای تحلیل جریان مورد توجه بسیار قرار گرفته است. با استفاده از cfd می توان شرایط آزمایشگاهی در مسایل مختلف را شبیه سازی کرد. به خصوص در مسایل مربوط به توربوماشین ها که تست های آزمایشگاهی و بررسی پارامترهای مختلف بسیار پر هزینه است. در این پژوهش، یک شبیه سازی cfd-3d از پروانه و حلزونی پمپ گریز از مرکز با استفاده از کدهای تجاری حجم محدود cfx، به منظور اصلاح شکل هندسی حلزونی پمپ انجام شده است. در واقع، هدف اصلی از این پژوهش بهینه سازی عملکرد پمپ از طریق اصلاح شکل هندسی پوسته حلزونی آن می باشد. پمپ دارای سرعت مخصوص 32 (واحد متریک) و قطر پروانه 400 میلی متر است. ویسکوزیته با استفاده از مدل توربولانسی sst (مدل انتقال تنش برشی) محاسبه گردید. تجزیه و تحلیل حساسیت با توجه به کیفیت شبکه نیز انجام شد. بعنوان نتایج این پژوهش، در ابتدا تجزیه و تحلیل توزیع فشار و سرعت در داخل پمپ برای نرخ های مختلف جریان گزارش شده است و صحت سنجی نتایج حاصل از حل عددی با مقادیر تجربی انجام شد، سپس الگوریتمی برای اصلاح شکل حلزونی پمپ گریز از مرکز بر پایه متعادل سازی توزیع فشار پیرامون پروانه پمپ و کاهش نیروی شعاعی وارده به پروانه ارایه شده است. نیروی شعاعی که در شرایط کاری خارج از نقطه طراحی پمپ روی پروانه وارد می شود، مطلوب نمی باشد و می تواند موجب آسیب رسیدن به اجرای پمپ شود و راندمان پمپ را کاهش دهد.