اصلاح هندسه پروفیل صفحه نصفالنهاری پمپ گریز از مرکز به روش طراحی معکوس
First Statement of Responsibility
/سالار طالبی
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: مهندسی مکانیک
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۴
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
کارشناسی ارشد
Discipline of degree
مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی
Date of degree
۱۳۹۴/۱۱/۱۰
Body granting the degree
تبریز
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
یکی از پارامترهای مهم در طراحی چرخ تعیین انحنای صفحه نصفصالنهاری آن میصباشد چرا که اثر مهمی در توزیع سرعت پره و الگوی جریان داخل چرخ دارد که این دو نیز در عملکرد هیدرولیکی پمپ نقش مهمی دارند .در مکانیک سیالات یکی از مسائل کاربردی، طراحی معکوس مجاری سیال بر اساس جریانصهای داخلی میصباشد .در اینگونه مسائل هندسه دیوارهصها مجهول و توزیع فشار در راستای آنصها معلوم است و هدف تعیین هندسهصای است که این توزیع فشار را ارضا نماید .در کار حاضر اصلاح هندسه پمپ گریز از مرکز در صفحه نصفصالنهاری به روش طراحی معکوس شبه صسه صبعدی با هدف بهبود عملکرد آن انجام میصشود .در نخستین گام پمپ گریزصص از مرکز بصورت عددی مورد بررسی قرار میصگیرد و نتایج عددی با نتایج تجربی مقایسه میصشوند و میدان جریان در پروانه پمپ باص استفاده از روش شبه صسهص بعدی در صفحهص نصفصالنهاری بهصدست میصآید .فرایند طراحی معکوس با ترکیب الگوریتم اصلاح هندسه گلوله اسپاین و نرم افزار انسیس سی اف ایکس بهصعنوان حلگر شبه صسه صبعدی جریان انجام میصشود .اثبات توانایی عملکرد الگوریتم با بررسی الگوریتم در هندسه های ساکن و دوار و انتخاب فشار استاتیک و فشار کاهش یافته بعنوان پارامتر هدف مورد ارزیابی قرار میصگیرد .سپس با تعریف توزیع فشار هدف روی سطوح حفاظ جلو و حفاظ پشتی مجرا و تلاش جهت حذف گرادیانصهای اضافی فشار هندسه چرخ جدید مطابق با توزیع فشار اصلاح شده حاصل می-گردد .نتایج بهصدست آمده بیانگر سرعت همگرایی و پایداری مطلوب روش گلوله اسپاین در طراحی مجاری دوار با جریان لزج تراکمصناپذیر میصباشد .کاهش گردابهصها روی سطح مکش پره، افزایش ۱ هد کل پمپ، افزایش فشار استاتیک در طول خط جریان، تاخیر در شروع کاویتاسیون پمپ و کاهش ۲۱ هد مکشی خالص مثبت مورد نیاز در نقطه ۳ افت هد از جمله نتایج این تلاش میصباشد.
Text of Note
Determining the curvature of the meridional plane in pumps is a key parameter in designing of impellers. Due to the fact that it has crucial role on the velocity distribution on blade and flow pattern inside the impeller. Aforementioned two parameters also has important role in the hydraulic performance of centrifugal pumps which indicates the importance of determination of meridional curvature. One of the practical objects in the fluid mechanics is the inverse design of fluid conduits based on internal flows. In these matters, the geometry of the walls are considered as unknowns and the pressure distribution is considered as a known parameter. The target is to determine a geometry that satisfies this pressure distribution. In the present work, shape modification of centrifugal pump on the meridional plane is carried out using quasi-3D inverse design method with the aim of improving its performance. Firstly, in order to show the validity of present work, centrifugal pump is numerically evaluated and numerical results are compared with experimental results, and flow field in the meridional plane of pump impeller is obtained using quasi-3D method. The inverse design process is obtained by combining Ball-Spine Algorithm as a shape modifier and Ansys-CFX software as a quasi-3D flow solver. By studying the algorithm in the stationary and rotating geometries and choosing static pressure and reduced pressure as target parameters the ability of performance of the algorithm is assessed. After that the new impeller geometry is obtained in conformity with the modified pressure distribution, by defining target pressure distribution on the hub and shroud surfaces of the conduit and trying to eliminate excess pressure gradients. Obtained results indicate good rate of convergence and desirable stability of Ball-Spine Algorithm in the design of rotating conduits with incompressible viscous fluids. It was observed that the following results are obtained by using the above-mentioned optimization method: reduction of vorticities on blade suction side surface, 1 of increase in the pump total head, increase of static pressure along streamline, delay in impeller cavitation inception and 21 decrease in the NPSH required at the 3 head drop point of the optimized impeller