بخشی از مقاله
چکیده
پمپ های جریان مخلوط یا Mixed دسته ای از توربوپمپ ها هستند. در این پمپ ها سیال در جهت محور وارد پروانه شده و به طور مورب نسبت به محور از آن خارج می شود. موارد استفاده از این پمپ ها در دبی های متوسط و هد متوسط می باشد. در این مقاله به طراحی پروانه پمپ جریان مخلوط و تحلیل عددی آن با استفاده از نرم افزار فلوئنت پرداخته شده است.
هندسه پروانه به صورت سه بعدی توسط نرم افزار گمبیت مدل سازی گردیده و شبکه بندی شده است. بخش عمده ای از حجم پروانه با استفاده از المان های tetrahedral شبکه بندی شده است. در تحلیل صورت گرفته جهت سادگی کار می توانستیم از شرط مرزی سرعت ورودی در ورود استفاده کنیم اما باید به این نکته توجه داشت که کانتور سرعت در تکرارهای اول سریع همگرا می شود و باید بر روی فشارها بحث کرد.
بر این اساس هر پره یک سمت مکش و یک سمت فشار دارد و همواره از سمت مکش به سمت فشار افزایش فشار داریم که این مساله در کانتور فشار کل و کانتور فشار استاتیکی نشان داده شده است. همچنین بر اساس کانتور سرعت ، مقادیر سرعت روی پره پروانه بدست آمده است و افزایش سرعت بعد از پره ها در نمایش کانتوری سرعت نشان داده شده است. نتایج تحقیقات حاصل از این تحقیق می تواند برای طراحی هیدرولیکی پمپ ها مفید باشد.
.1 مقدمه
توربوپمپ ها مهمترین دسته از پمپ های دینامیکی هستند. توربوپمپ ها ماشین هایی هستند که با دریافت انرژی مکانیکی و ایجاد حرکت چرخشی تولید انرژی هیدرولیکی نموده و انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل سیال عبوری را افزایش می دهند. در این پمپ ها پروانه عامل انتقال انرژی مکانیکی محور به سیال می باشد . با توجه به پیشرفت تکنولوژی ساخت این پمپ ها ، کاربرد آنها در صنعت فراگیر شده است به نحوی که اغلب جایگزین پمپ های رفت و برگشتی شده اند. توربوپمپ ها را می توان بر اساس نوع حرکت سیال در داخل آن به سه دسته تقسیم بندی کرد:
✓ پمپ های شعاعی - سانتریفیوژ کامل - یا Radial
✓ پمپ های مخلوط - نیمه سانتریفیوژ - یا Mixed
✓ پمپ های محوری یا Axial
.1,1 پمپ های شعاعی - سانتریفیوژ کامل - یا Radial
در این پمپ ها سیال در جهت محور وارد پروانه شده و در جهت عمود بر محور از پروانه خارج می شود. موارد استفاده از این نوع پمپ ها در دبی های کم و هد زیاد می باشد.
.2,1 پمپ های مخلوط - نیمه سانتریفیوژ - یا Mixed
در این پمپ ها سیال در جهت محور وارد پروانه شده و به طور مورب نسبت به محور از آن خارج می شود. موارد استفاده از این نوع پمپ ها در دبی های متوسط و هد متوسط می باشد.
.3,1 پمپ های محوری یا Axial
در این پمپ ها سیال در جهت محور وارد پروانه شده و در امتداد آن نیز خارج می شود. موارد استفاده از این نوع پمپ ها در هد کم و دبی های زیاد می باشد. پروانه - Impeller - مهمترین قسمت پمپ است که متحرک بوده و وظیفه اصلی آن انتقال انرژی مکانیکی از رتور به صورت جنبشی و پتانسیل به سیال است. سیال از وسط پروانه وارد شده و با توجه به نیروی گریز از مرکزی که از طرف پروانه به سیال اعمال می شود به بیرون پرتاب می گردد. تکنولوژی ساخت پروانه پمپ های سانتریفیوژ پیشرفت های زیادی داشته است. تیغه های انحناء دار که به پره - Vane - موسوم هستند با دو دیسک محصور بوده و مجموعه آنها پروانه پمپ سانتریفیوژ را تشکیل می دهد. [1]
به دلیل پیچیدگی جریان سیال داخل توربوپمپ ها ، افزایش راندمان این پمپ ها با استفاده از روش های آزمایشگاهی به تنهایی مقدور نمی باشد. امروزه استفاده از روش های عددی در محاسبات کامپیوتری اهمیت زیادی داشته و به عنوان ابزاری کارآمد در طراحی های مهندسی به کار می رود. دینامیک سیالات محاسباتی - CFD - به صورت یک ابزار توانا برای تحلیل رفتار جریان سیال و انتقال حرارت و دیگر فرآیندهای فیزیکی جهت شبیه سازی استفاده می شود. در این روش ، میدان جریان با حل معادلات حاکم تحت شرایط مرزی مشخص در ناحیه محاسباتی معین بدست می آید. [2] تاکنون مطالعات زیادی جهت بررسی و پیش بینی رفتار جریان سیال درون پمپ های گریز از مرکز انجام شده است.
