Σχεδιασμός και αριθμητική προσομοίωση βοηθητικής πτερωτής αντλίας

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική ο σκοπός μας είναι η σχεδίαση μιας βοηθητικής πτερωτής αντλίας για την αντιμετώπιση της σπηλαίωσης σε μία φυγοκεντρική αντλία. Από τη σχεδίαση αυτή θα προκύψουν οι χαρακτηριστικές καμπύλες αυτής της πτερωτής, τις οποίες και θα αξιολογήσουμε για να δούμε αν λειτουργεί ικανοποιητικά. Η σχεδίαση αυτή θα γίνει με την ανάπτυξη ενός κώδικα FORTRAN και στη συνέχεια με την επεξεργασία αυτού στο FLUENT. Στο θεωρητικό μέρος της διπλωματικής αναφέρουμε κάποιες θεωρητικές γνώσεις που πρέπει να κατέχει ο αναγνώστης για να κατανοήσει την υπολογιστική διαδικασία. Αυτές οι θεωρητικές γνώσεις αφορούν, πρώτα μικρή ιστορική αναδρομή και στην συνέχεια την ανάλυση των βασικών μεγεθών που αφορούν μια αντλία καθώς επίσης και τα υδροδυναμικά χαρακτηριστικά της. Ακόμα, αναλύουμε το βασικό πρόβλημα που αντιμετωπίζει μια αντλία, την σπηλαίωση και αναφέρουμε τρόπους αντιμετώπισής του. Στη συνέχεια, κάνουμε εισαγωγή στην έννοια της βοηθητικής πτερωτής και στα οφέλη που προκύπτουν από τη χρησιμοποίηση της ως μέσο αντιμετώπισης της σπηλαίωσης. Στο υπολογιστικό μέρος, αναλύουμε την διαδικασία που ακολουθήσαμε για τη σχεδίαση της βοηθητικής πτερωτής και κάνουμε αριθμητική προσομοίωση αλλάζοντας τον αριθμό των πτερυγίων κάθε φορά. Στη συνέχεια, παρουσιάζουμε τη γεωμετρία της βοηθητικής πτερωτής , όπως αυτή προέκυψε για κάθε μία περίπτωση, και τις χαρακτηριστικές καμπύλες, όπως αυτές προέκυψαν από το FLUENT. Τέλος, εξάγουμε συμπεράσματα για το αν τελικά η σχεδίαση μια τέτοιας βοηθητικής πτερωτής είναι εφικτή και κατά πόσον αυτή λειτουργεί ικανοποιητικά. Επίσης, αναφέρουμε κάποιες προτάσεις για μελέτες πάνω στην βοηθητική πτερωτή αντλίας που θα είχαν ενδιαφέρον να πραγματοποιηθούν στο μέλλον. Σχεδίαση και Αριθμητική Προσομοίωση Βοηθητικής Πτερωτής Αντλίας Καλλιόπη Πολέμη

In this thesis our purpose is to design a pump Inducer to avoid cavitation in a centrifugal pump. Via the design will arise the characteristic curve of the Inducer’s impeller, which will evaluate to see if it works satisfactorily. We will make the design with the development of a FORTRAN code, which we will elaborate in FLUENT software. In the theoretical part of the thesis we mention some theoretical knowledge which will be useful for the reader to understanding the computational process. These theoretical knowledge concerning, first of all some historical information and then we analyzing the fundamentals of a pump and the hydrodynamic characteristics of them. Also, we analyze the phenomenon of cavitation which one pump faced and we mention how to avoid it. Then we introduce the concept of Inducer pump and the benefits arising from the utilization of as an instrument against cavitation. In the computational part, we analyze the procedure followed for the design of Inducer and we do numerical simulation by changing the number of blades each time. Then we present the Inducer’s geometry, as shown for each case, and the characteristic curves as they emerged from the FLUENT. Finally, draw conclusions about whether ultimately the design of such Inducer is feasible and whether it operates satisfactorily. Also, mention some proposals for studies on Inducers pump that would be interesting to conduct in the future.