Αποτύπωση και αριθμητική προσομοίωση μοντέλου αντλίας - υδροστροβίλου με χρήση υπολογιστικών εργαλείων και επανασχεδίαση για λειτουργία υδροστροβίλου

Παπαδημητρίου, Βασίλειος; Papadimitriou, Vasileios

dc.contributor.author	Παπαδημητρίου, Βασίλειος	el
dc.contributor.author	Papadimitriou, Vasileios	en
dc.date.accessioned	2017-02-03T10:48:20Z
dc.date.available	2017-02-03T10:48:20Z
dc.date.issued	2017-02-03
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44296
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13147
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αριθμητική προσομοίωση	el
dc.subject	Αποτύπωση	el
dc.subject	Αντίστροφος σχεδιασμός	el
dc.subject	Αντλία	el
dc.subject	Υδροστρόβιλος	el
dc.subject	Reverse engineering	en
dc.subject	Numerical simulation	en
dc.subject	Pump	en
dc.subject	Turbine	en
dc.title	Αποτύπωση και αριθμητική προσομοίωση μοντέλου αντλίας - υδροστροβίλου με χρήση υπολογιστικών εργαλείων και επανασχεδίαση για λειτουργία υδροστροβίλου	el
dc.title	Reverse engineering and numerical simulation of pump - turbine model using computational tools and redisign for use as turbine	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υδροδυναμικές μηχανές	el
heal.classification	Hydrodynamic machines	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-10-31
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η λειτουργία μίας αναστρέψιμης υδροδυναμικής μηχανής. Στο πλαίσιο διδακτορικής διατριβής που εκπονήθηκε στο εργαστήριο Υδροδυναμικών Μηχανών της σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του Ε.Μ.Π., τροποποιήθηκε μία φυγοκεντρική αντλία, που αποτελούνταν από τμήματα τυποποιημένων αντλιών της εταιρίας KSB. Κατά την τροποποίηση, αντικαταστάθηκε η πτερωτή από μία μικρότερων διαστάσεων και τοποθετήθηκε στεφάνη ρυθμιστικών πτερυγίων, με στόχο τη μελέτη της απόδοσης της μηχανής, σε αναστρέψιμη λειτουργία [9]. Στόχοι της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η αντίστροφη αποτύπωση της προαναφερθείσας μηχανής, η αριθμητική μελέτη και η πρόλεξη των χαρακτηριστικών καμπυλών λειτουργίας της, τόσο σε λειτουργία αντλίας όσο και σε λειτουργία υδροστροβίλου. Ακόμα στους στόχους συμπεριλαμβάνονταν, η σύγκριση των αριθμητικών αποτελεσμάτων με διαθέσιμα πειραματικά και η βελτίωση του υδραυλικού βαθμού απόδοσης του δρομέα και κατ’ επέκταση της υδροδυναμικής μηχανής, για λειτουργία αντλίας-υδροστροβίλου. Αρχικά, έγινε αποσυναρμολόγηση της μηχανής, καθαρισμός και συντήρηση των εξαρτημάτων και αποτύπωσή τους, με χρήση του σχεδιαστικού προγράμματος SolidWorks. Λόγω της ιδιαίτερα πολύπλοκης γεωμετρίας της πτερωτής, η τριδιάστατη αποτύπωσή της με χρήση 3d scanner, κρίθηκε απαραίτητη για επίτευξη μεγαλύτερης ακρίβειας. Η μοντελοποίηση και η αριθμητική προσομοίωση του προβλήματος πραγματοποιήθηκε με το εμπορικό λογισμικό υπολογιστικής ρευστομηχανικής (CFD) Ansys Fluent. Για την πιστοποίηση των αριθμητικών αποτελεσμάτων, έγινε σύγκριση με πειραματικά αποτελέσματα για διάφορες κλίσεις των ρυθμιστικών πτερυγίων και για διάφορα σημεία λειτουργίας. Τέλος, επανασχεδιάστηκε ο δρομέας για βελτίωση του βαθμού απόδοσης της μηχανής, κατά τη λειτουργία της ως αντλία-υδροστρόβιλο. Η βελτίωση επιλέχθηκε να γίνει στο κανονικό σημείο λειτουργίας, όπως αυτό είχε προκύψει από την πειραματική μέτρηση. Για τη σχεδίαση του βελτιωμένου δρομέα, επιλέχθηκε οι αριθμητικές προσομοιώσεις να γίνουν σε μοντέλο προσομοίωσης Blade to Blade, για τον περιορισμό του υπολογιστικού κόστους. Τρεις νέες γεωμετρίες προτάθηκαν, από τις οποίες η μία τελικά επικράτησε ως βέλτιστη. Κριτήριο σε αυτή τη σύγκριση, αποτέλεσε ο υδραυλικός βαθμός απόδοσης. Μετά την επιλογή της νέας γεωμετρίας, πραγματοποιήθηκαν οι τελικές προσομοιώσεις σε ολόκληρη τη μηχανή πλέον, τόσο για την περίπτωση λειτουργίας ως αντλία όσο και για αυτής του υδροστροβίλου, ώστε να επιβεβαιωθεί η βελτίωση της προτεινόμενης γεωμετρίας.	el
heal.abstract	The purpose of this thesis was to analyze the operation of a reversible hydrodynamic machine. As part of a doctoral thesis, conducted at the laboratory of Hydrodynamic Machines, faculty of Mechanical Engineering of NTUA, a centrifugal pump, which consisted of standard pump parts of the company KSB was modified. During the modification, the impeller was replaced by a smaller one and also a crown with guide vanes was placed, to study the performance of the engine, in reverse function. The objectives of this thesis was the reverse engineering of the machine, the numerical study and the prediction of characteristic operating curves at both pump and turbine operation. Even more, the objectives included the comparison of numerical results with available experimental data and improving the hydraulic efficiency of the rotor and thus the hydrodynamic machine in pump-turbine operation. Initially, the machine was dismantled, cleaned, restored and the parts were modeled using the design software SolidWorks. Due to the highly complexity of the impeller’s geometry, the 3D virtual model which was created using 3d scanner, in order to achieve greater accuracy. The modeling and numerical simulation of the problem was achieved with the commercial computational fluid dynamics software (CFD) Ansys Fluent. Numerical results were compared with experimental results, for various angles of guide vanes and operation points. Finally, the runner was redesigned in order to improve the degree of efficiency of the machine, during operation as pump-turbine. The improvement was chosen to take place in the design operating point, as it had emerged from the experimental measurement. For the design of the improved runner, numerical simulations were chosen to be made in a blade to blade model, to reduce the computational cost. Three new geometries were proposed, of which one eventually prevailed as optimal. Criterion in this comparison was the hydraulic efficiency. After the selection of the new geometry, the final simulations were accomplished, including every part of the machine, in order to confirm the improvement of the proposed geometry.	en
heal.advisorName	Παπαντώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Παπαντώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Αναγνωστόπουλος, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Τσαγγάρης, Σωκράτης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Υδροδυναμικών Μηχανών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	231 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true