Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
11
1
gregorian
2017
2
1
16
12
online
1
fulltext
fa
طراحی معکوس پروفیل مجرای نصف النهاری چرخ پمپ گریز از مرکز با استفاده از الگوریتم گلوله-اسپاین
Inverse Design of Meridional Flow Passage Shape of Centrifugal Pump Impeller Using Ball-Spine Algorithm
در کار حاضر، روش طراحی معکوس گلوله-اسپاین برای اصلاح هندسه پمپ گریز از مرکز بصورت شبه سه بعدی در صفحه نصف النهاری و در مرجع دوار و رژیم جریان لزج تراکم ناپذیر با هدف بهبود عملکرد آن توسعه یافته است. در این روش، تحلیل عددی جریان لزج روی یک صفحه نازک جریان بین دو پره توسط یک حلگر لزج سه بعدی با اصلاح هندسه دیواره حفاظ جلو و حفاظ پشتی پروانه توسط الگوریتم گلوله-اسپاین ترکیب می شود. بعبارت دیگر، به جای حل معادلات غیرلزج شبه سه بعدی جریان روی صفحه نصف النهاری، معادلات کامل سه بعدی ناویراستوکس آشفته روی صفحه جریان حل می گردد. نخست پمپ گریز از مرکز بصورت عددی مطالعه شده و نتایج عددی با نتایج تجربی مقایسه می شوند و میدان جریان در پروانه پمپ با استفاده از روش شبه سه بعدی در صفحه نصف النهاری بدست می آید. قابلیت الگوریتم طراحی معکوس با بررسی آن در هندسه دوار و انتخاب فشار استاتیک و فشار کاهش یافته بعنوان پارامتر هدف مورد ارزیابی قرار می گیرد. سپس با تعریف توزیع فشار هدف روی سطوح حفاظ جلو و حفاظ پشتی مجرا و تلاش جهت حذف گرادیان های اضافی فشار، هندسه چرخ جدید مطابق با توزیع فشار اصلاح شده حاصل می گردد. نتایج بدست آمده بیانگر سرعت همگرایی و پایداری مطلوب روش گلوله-اسپاین در طراحی مجاری دوار با جریان لزج تراکم ناپذیر می باشد. افزایش فشار استاتیک در طول خط جریان، افزایش 1 درصد هد کل پمپ و تاخیر در شروع کاویتاسیون پمپ از جمله نتایج این تلاش می باشد.
In the present work, an inverse design algorithm called Ball-Spine (BSA) is developed as a quasi-3D method on the meridional plane of a centrifugal pump impeller with rotating frame and incompressible viscous flow within it, with the aim of improving its performance. In this method, numerical analysis of viscous flow on a thin plane of flow between two blades using a 3D viscous flow solver is combined with BSA, which modifies hub and shroud geometries. Namely, instead of solving inviscid quasi-3D flow equations in the meridional plane, full 3D Navier-Stokes equations is solved on the thin plane of flow. To show the validity of the 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. By studying the algorithm in the rotating geometry 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 BSA in the design of rotating conduits with incompressible viscous fluids. By using the above-mentioned optimization method following results was observed: increase of static pressure along streamline, 1% of increase in the pump total head, delay in impeller cavitation inception.
پمپ گریز از مرکز,طراحی معکوس,نصف النهاری,بهینه سازی
Centrifugal pump,Inverse Design,Meridional,Optimization
259
268
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-4002&slc_lang=fa&sid=15
Salar
Talebi
سالار
طالبی
100319475328460065408
100319475328460065408
No
کارشناسی ارشد/ دانشگاه تبریز
Hadi
Fallah Ardeshir
هادی
فلاح اردشیر
100319475328460065407
100319475328460065407
No
دانشجوی دکترا/دانشگاه تبریز
Mir Boyouk
Ehghaghi
میر بیوک
احقاقی
100319475328460065406
100319475328460065406
Yes
Department of Mechanical Engineering, University of Tabriz
عضو هیئت علمی دانشکده فنی مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز
Mahdi
Nili Ahmad Abadi
مهدی
نیلی احمدآبادی
100319475328460065405
100319475328460065405
No
عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان