مدلسازی عددی پمپ‌های دیافراگمی تزریق با در نظر گرفتن برهمکنش سیال و سازه

Abstract

در این مقاله عملکرد یک نمونه از پمپ‌های دیافراگمی تزریق مورد ‌استفاده در سیستم‌های بودارکننده تزریقی ایستگاه‌های تقلیل فشار گاز، با در نظر گرفتن تاثیرات برهمکنش سیال و سازه، شبیه‌سازی شده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است. شبیه‌سازی عملکرد پمپ دیافراگمی مورد مطالعه در نوسان دیافراگم با دوره تناوب یک ثانیه و سه دامنه حرکت 0.8 و 0.5 و 0.2 میلی‌متر، نشان می‌دهد که با افزایش دامنه نوسان دیافراگم، سرعت سیال و دبی سیال خروجی از پمپ افزایش می‌یابد. به‌طوریکه میزان دبی متوسط خروجی پمپ در دامنه‌های مذکور به ترتیب برابر با 0.002، 0.0013 و 0.0005 کیلوگرم بر ثانیه است. البته با افزایش دامنه نوسان دیافراگم از 0.2 به 0.8 میلی‌متر، مقدار تنش حداکثر اعمالی به دیافراگم نیز از 32.2 به 99.2 مگاپاسکال (معادل 208 درصد) افزایش می‌یابد. همچنین تاثیر فرکانس نوسان دیافراگم بر عملکرد پمپ بررسی شده و نتایج نشان می‌دهد که دبی پمپ نسبت مستقیم و خطی با فرکانس نوسان دیافراگم دارد، در صورتیکه تنش اعمالی بر دیافراگم وابسته به فرکانس نیست. بر اساس نتایج به‌دست آمده اگر به جای آنکه پمپ در دامنه حرکت دیافراگم 0.8 میلی‌متر و فرکانس 1 هرتز کارکند، دامنه حرکت دیافراگم روی 0.5 میلی‌متر و فرکانس 1.6 هرتز تنظیم شود، دبی پمپ دقیقا یکسان خواهد بود، در حالیکه تنش حداکثر در دیافراگم حدود 30 درصد کاهش یافته و احتمال آسیب آن کمتر می‌شود.