پیش‌بینی عملکرد پمپ گریز از مرکز به‌عنوان توربین و تأثیر پره‌های جداکننده

Abstract

پمپ‌های گریز از مرکز با توجه به سادگی طراحی و ساخت نسبت به توربین‌های هیدرولیکی، به‌صورت معکوس به‌عنوان توربین نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربرد پمپ‌های شعاعی به‌عنوان توربین باعث تغییراتی در مشخصه‌های عملکردی آن می‌گردد. در این بررسی، یافتن نقطه بهینه کارکرد پمپ در حالت توربین به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته و منحنی‌های عملکردی با روش شبیه‌سازی عددی استخراج شده است. با توجه به اینکه پره‌های جداکننده به‌عنوان روشی برای بهبود عملکرد توربوماشین‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند، در این بررسی نیز علاوه بر شبیه‌سازی کارکرد پمپ اصلی به‌عنوان توربین، به تأثیر پره‌های جداکننده بر عملکرد پمپ به‌عنوان توربین پرداخته خواهد شد. شبیه‌سازی با روش حجم محدود برای حل معادلات اساسی جریان انجام گرفته است. معادلات مومنتم و پیوستگی به صورت متوسط زمانی استفاده شده و از جمله‌ی چشمه برای اثرات شتاب کریولیس و جانب مرکز استفاده می‌گردد. با توجه به ماهیت آشفته جریان در داخل توربین، مدل آشفتگی k-ω SST با تابع دیواره استاندارد مورد استفاده قرارگرفته است. تحلیل شبه پایا توسط روش چند دستگاه مختصاتی انجام پذیرفته و نتایج توسط رابط روتور ایستا استخراج می‌گردد. نتایج حاکی از افزایش دبی مربوط به نقطه‌ی بهترین راندمان به هنگام کارکرد توربینی بوده و از طرف دیگر توان پمپ به‌عنوان توربین با پره‌های جداکننده افزایش یافته است. در برابر این افزایش توان، احتمال وقوع پدیده کاویتاسیون در حضور پره‌های جداکننده کاهش می‌یابد.