عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی یک نمونه پمپ سانتریفوژ برای کاهش npsh
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1482;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40182
- تاریخ دفاع
- ۲۷ بهمن ۱۳۸۷
- استاد راهنما
- سیداحمد نوربخش
- چکیده
- هدف از طرح تحقیقاتی حاضر بررسی اثر تعداد پره و همچنین توکشیدگی ورودی پره یک چرخ پمپ سانتریفوژ بر پارامتر NPSHR و در نهایت بهینه سازی پمپ با رویکرد کاهش NPSH می باشد. به این منظور چرخ پمپی با سرعت مخصوص 51 که دارای ارتفاع 27 متر و دبی 150 متر مکعب بر ساعت و NPSHR 5 متر، در نقطه کارکرد با بازده حداکثر می باشد، با استفاده از نرم افزارCATIA مدلسازی شده است. مدل حاصل، نخست با استفاده از نرم افزار GAMBIT شبکه بندی شده و سپس این شبکه محاسباتی با اعمال شرایط مرزی مناسب و با استفاده از نرم افزار فلوئنت، تحلیل شده است. به منظور راستی آزمایی پاسخهای بدست آمده از حل عددی، منحنی مشخصه هد - دبی حاصل از این حل، با منحنی مشخصه تجربی مربوطه، مقایسه و توافق خوب حل عددی و نمودار تجربی مشاهده گردیده است. با مقایسه مدل های توربولانسی، مدل مناسب هم از لحاظ دقت و هم از لحاظ سرعت همگرایی انتخاب گردیده و سپس میدان جریان برای سه چرخ با تعداد پره های متفاوت و نیز پره ای که در پارامتر ورودی آن تغییراتی اعمال شده، حل و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه شده است. سرانجام، به منظور یافتن شکل بهینه پروفیل پره، مدلسازی و تحلیل جریان در نرم افزار NUMECA انجام شده و سپس در یک فرآیند بهینه سازی که با مدلسازی پره اصلی و بهره گیری از ماژول بهینه سازی نرم افزار، که عملیات بهینه سازی را با اتکا به شبکه های عصبی و الگوریتم ژنتیک انجام می دهد، به مدل بهینه شده پره، ضمن ثابت نگاه داشتن مشخصات عملکردی پمپ در نقطه کاری آن، رسیده ایم. روال کار نیز بدین ترتیب بوده است که با پارامتری ساختن هندسه پره و سپس ایجاد هندسه های متفاوت و تحلیل سیالاتی هر یک از این هندسه ها بوسیله ماژول CFD نرم افزار، پایگاه داده ای مناسب برای آموزش شبکه عصبی بکار رفته در فرآیند بهینه سازی، ایجاد میگردد، سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک، مناسب ترین این هندسه ها با توجه به معیار های بهینه سازی انتخاب می گردد. بررسی تطبیقی پروفیل پره بهینه و پره اصلی نشان می دهد که بیشترین تغییرات هندسی، در مجاورت لفاف بالایی صورت گرفته است.
- Abstract
- The purpose of this thesis is to study the effect of blade shape on NPSHR parameter in a centrifugal pump and finaly to optimize blade profile so that NPSHR decreases. In this regard a three-dimensional turbulent flow throughout computational domain of a single-stage centrifugal pump is numerically simulated using FLUENT and NUMECA commercial codes. In order to examine ??? turbulence models appropriateness, a series of steady numerical simulations of flow at the design point and at some off-design points were carried out with three different types of ??? turbulence models. According to the results obtained, the simulated performance curves of a centrifugal pump were compared with the experimental performance curves. It was confirmed that all these three models were suitable for the numerical simulation of the internal flow inside a centrifugal pump and especially the result of the numerical simulation from the Realizable ??? model had the best agreement with the experimental results. For blade optimization NUMECA software was used. The methodology relies on the interaction between a genetic algorithm, an artificial neural network, a database and some user generated objective functions and constraints. The optimization is coupled to the FINE/Turbo environment of NUMECA. The optimization exercise focuses on the efficiency and the head with equality constraint and the NPSHR at operating condition with minimization constraint. The results show a NPSHR reduction about 0.9 m with reasonably satisfied equality constraints.
