مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارزیابی تأثیر زاویه ورودی و هندسه لبه حمله پره بر افزایش راندمان نیروگاه پمپ معکوس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
10.48311/mme.2026.121509.83044
چکیده
اهمیت افزایش ظرفیت نیروگاه‌های تجدیدپذیر با توجه به افزایش نیاز به انرژی و تغییرات اقلیمی و آلودگی هوای ناشی از نیروگاه‌های فسیلی هرروز بیشتر نمایان می‌شود. نیروگاه‌های برقابی میکرو یکی از گزینه‌های مناسب برای افزایش ظرفیت انرژی پاک در شبکه توزیع و انتقال آب هستند که در گذشته بدلیل هزینه اولیه بالای آنها در مقابل ظرفیت تولید کمتر به آنها توجه می‌شد. بخش قابل توجهی از هزینه نیروگاه‌ با استفاده از پمپ و موتور در کارکرد معکوس کاهش می‌یابد اما چالشهایی در بکارگیری آنها وجود دارد. در این مطالعه عملکرد پمپ معکوس به صورت تجربی و عددی بررسی و مقایسه‌ای برای صحت سنجی حل عددی انجام شده و اختلاف خیلی کم نتایج تأیید کننده دقت مناسب شبیه‌سازی‌ها است. به دلیل عدم طراحی پروفیل پره پمپ برای کارکرد معکوس تلفات قابل‌توجهی به خصوص در شرایط کارکرد خارج از طراحی اتفاق می‌افتد. در این مطالعه تأثیر شکل لبه ورودی پره و زاویه ورودی پره به منظور بهبود عملکرد بررسی شد و در مرحله بعد اصلاح همزمان این پارامترها به صورت عددی مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج بررسی ورتیسیته بهبود میدان‌ها جریان، کاهش جدایش و تشکیل گردابه‌ها در ورودی و کل پاساژ رانر را نشان می‌دهد که سبب افزایش محدوده کارکرد با راندمان بالای پمپ معکوس شده است. بیشترین بهبود در دبی 175 متر مکعب بر ساعت رخ داده و راندمان 3.2 درصد بهبود یافته است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluating the effect of inlet angle and leading edge geometry of the blade on the efficiency improvement of the PAT power station

نویسندگان English

Salman Saremian
Mohammad Hasan Shojaeefard
Mechanical Engineering Department, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده English

The significance of enhancing renewable power plant capacity becomes increasingly evident considering the growing energy demand, climate change, and air pollution caused by fossil fuel power plants. Micro-hydro power plants represent a viable option for increasing clean energy capacity in water distribution and transmission networks, though they have historically received less attention due to their high initial costs relative to lower generation capacity. A substantial portion of the power plant cost can be reduced by utilizing pumps and motors in reverse operation mode; however, challenges exist in their implementation. In this study, the performance of a pump as turbine (PAT) was investigated both experimentally and numerically, and a comparison was conducted to validate the numerical solution, with the minimal discrepancy in results confirming the adequate accuracy of the simulations. Due to the fact that pump blade profiles are not designed for reverse operation, significant losses occur, particularly under off-design operating conditions. In this study, the effects of blade leading edge geometry and blade inlet angle were examined to improve performance, and subsequently, the simultaneous modification of these parameters was analyzed numerically. The vorticity analysis results demonstrate improvement in flow fields, reducing flow separation, and vortex formation at the inlet and throughout the entire runner passage, which has resulted in extending the high-efficiency operating range of the PAT. The maximum improvement occurred at a flow rate of 175m³/h, with the efficiency enhanced by 3.2%.

کلیدواژه‌ها English

Pump as turbine
Rounding leading edge
Blade inlet angle
Vorticity
Energy recovery

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 04 شهریور 1405