بررسي عددي تاثير پارامترهاي هندسي چرخ بر عملكرد يك پمپ گريز از مركز در كاركرد معكوس

Numerical Analysis on the Effects of Impeller Geometry Parameters for a Centrifugal Pump in Reverse Operation

امروزه استفاده از پمپ بجاي توربين در پتانسيل هاي آبي خيلي كوچك (< 500 Kw) به دليل هزينه تمام شده كمتر، سهولت در نصب و راه اندازي و تعمير و نگهداري به طور موفقيت آميزي رواج دارد. البته از آنجا كه راندمان پمپ در عملكرد معكوس نسبت به توربين هاي رايج كمتر مي باشد، لذا در ظرفيتهاي بالاتر چندان استفاده نمي شوند. در تحقيق حاضر تحليل اثر پارامترهاي هندسي چرخ يك پمپ گريز از مركز نظير؛ تعداد و هندسه لبه ورودي پره ها و پره هاي جداكننده در هنگام عملكرد معكوس (توربيني)، به منظور ارتقاي كارائي آن مورد نظر مي باشد. از اينرو، ابتدا اسكن هندسه يك پمپ موجود در نرم افزار«سي اف توربو» بازطراحي و سپس در نرم افزار « انسيس سي اف ايكس» شبيه سازي و منحني هاي عملكرد حالت كاركرد توربيني آن استخراج گرديد. نتايج عددي براي هندسه اوليه، تطابق قابل قبولي با نتايج آزمايشگاهي موجود داشت. پس از اطمينان از روش شبيه سازي عددي، تحليل عددي با تغيير پارامترهاي هندسي چرخ انجام پذيرفت. نتايج عددي نشان دادند كه استفاده از تعداد هفت پره، انحنادار كردن لبه ورودي به همراه پخ سمت مكش و پره هاي جداكننده با طول 20% نسبت به طول كلي پره، به طور مستقل راندمان نقطه طراحي را به ترتيب 0.6%، 1.7% و 1% ارتقا مي دهند. در ادامه با بررسي جامع تاثير هر يك از پارامتر هاي هندسي، دو هندسـه مناسب طراحي گرديد. نتايج نشان دادند كه طرح اول (تعداد شش پره، گرد كردن لبه ورودي به همراه پخ سمت مكش و پره هاي جداكننده با طول نسبي 20%) با افزايش راندمان به ميزان 2% مناسب ترين هندسه براي شرايط كاري نقطه طراحي مي باشد.

Recently, use of PAT (pump as turbine) in mini hydro power plants (<500 kW) has increased due to its lower cost, easy installation and maintenance feasibility. Since the overall efficiency of this machine is lower than conventional turbines, the use of these machines in large plants is not economically recommended. In this study, the effect of geometrical parameters of impeller on PAT performance is investigated. In the present research, the geometries of components of an available commercial pump were scanned and modeled. To make the study more feasible, Impeller was redesigned in CFturbo software. Commercial software of ANSYS CFX 15.0 was used to simulate the fluid flow within PAT. Numerical results are in good agreement with existing experimental data. Three main parameters, namely blade number variations, leading edge shapes and splitter blades were comprehensively investigated. Result shows that using 7 blades, rounding leading edge with suction side chamfer and 20% length splitter blades improves the efficiency. Finally, the most appropriate geometry with parameters of 6 blades, rounded trailing edge with suction side chamfer and 20%splitter blades is recommended for achieving the highest efficiency that can boost it up to 2%.