Investigation of flow through a semi axial centrifugal pump

Abstract

Bu çalı manın amacı, yarı eksenel santrifüj bir pompa içindeki akı ı incelemekiçin nümerik bir çalı ma gerçekle tirmektir. Bu çalı manın sonuçları bir pompatasarımının geli tirilmesinde kullanılabilinir.Navier Stokes denklemleri, uygun sınır ko ulları ile 3 boyutlu döner birgeometri için çözülmü tür. Probleme ait denklemler Fluent programı ile çözülmü tür.Fluent, sonlu hacimler tekni i üzerine geli tirilmi ticari bir HAD programıdır. Akıhacmi için olu turulan sayısal a ise Gambit programında olu turulmu tur. Akı ıniçindeki türbülans için k â ε türbülans modeli kullanılmı tır. Elde edilen sonuçlar,hassas test sonuçları ile kar ıla tırılmı tır. Nümerik ve deneysel sonuçlar arasındakabul edilebilir bir uyu ma gözlemlenmi tir.Elde edilen sonuçlara dayanarak, 3 farklı debi için hız vektörleri, çarktaki vedifizördeki basınç da ılımları ve akı yörüngeleri çizdirilmi tir. Bu sonuçlar içingerekli olan görü ler belirtilmi tir. Çarkın dizaynının, çarkın kanatları arasındakikanaldaki akı ın düzgün olmasını sa ladı ı görülmü tür. Fakat difizör kanatlarıarasındaki akı ta burulmalar gözlemlenmi tir.Yüzey pürüzlülü ün etkisi de ayrıca incelenmi , ve problem 4 farklı yüzeypürüzlülük de eri (0, 50, 100 and 250 m) için çözülmü tür. Yüzey pürüzlü ününpompanın karakteristik e rilerine etkidi i gözlemlenmi tir.Yüzey pürüzlülü ünüarttırarak, pompanın basma yüksekli i dü mü , fakat pompanın çekti i güç hemenhemen aynı kalmı tır.

The aim of present study is to perform a numerical work to investigate flowinside a semi axial centrifugal pump. The results of the study can be used to improvethe design of the pump.The Navier Stokes equations with appropriate boundary conditions are solvedfor a 3 dimensional rotating geometry. To solve the governing equations, Fluentprogram is used. Fluent is a commercial CFD program, which has been developedbased on the finite volume method. The mesh for the flow volume is created byGambit. The k â ε turbulence model is used to handle the turbulence inside the flow.Obtained results are compared with experimental test results. An acceptableagreement between the numerical and experimental results is observed.Based on the obtained results, the velocity vectors, pressure distributions onimpeller and diffuser blades and flow patterns are plotted for three different flowrates. The necessary discussions are performed for these results. It is observed thatthe design of the impeller provides a regular flow inside the channel; however somevortexes are observed in the channel between the diffuser blades.The effect of the surface roughness is also investigated and the problem issolved for four different roughness values (0, 50, 100 and 250 m). It is found that theroughness of the surface affects the characteristic curves of the pump. By increasingthe roughness, the head and efficiency of the pump decrease however the consumedpower is almost constant.