آموزش شبیه سازی پدیده کاویتاسیون در پمپ جریان شعاعی

آموزش شبیه سازی پدیده کاویتاسیون در پمپ جریان شعاعی


500,000 تومان

آخرین بروزرسانی : 30 آذر, 1400

بررسی اجمالی محصول

با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی پدیده کاویتاسیون در پمپ جریان شعاعی در نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.


تمامی محصولات شامل فایل های Geometry و Mesh بوده و آموزش محصولات به صورت یک جلسه آنلاین یک ساعته خواهد بود.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی پدیده کاویتاسیون در پمپ جریان شعاعی

شرح مسأله

مسأله حاضر به شبیه سازی پدیده کاویتاسیون درون یک پمپ با استفاده از نرم افزار ansys fluent پرداخته است. این پمپ از نوع پمپ های سانتریفیوژ (جریان شعاعی) می باشد؛ بدین ترتیب که سیال مورد نظر به صورت موازی با محور مرکزی وارد آن شده و به صورت شعاعی یا عمود بر مسیر ورودی از آن خارج می شود. این نوع از پمپ ها معمولاً برای ایجاد فشارهای بالا در دبی های پایین به کار می روند و همچنین رایج ترین  نوع در بین انواع پمپ ها هستند. سیال کاری مورد استفاده در این پمپ، گازوئیل مایع می باشد؛ بدین ترتیب که دارای چگالی برابر با 830 kg.m-3 و ویسکوزیته برابر با 0.00332 kg.m-1.s-1 می باشد. از آنجایی که پمپ ها تجهیزاتی هستند که ذاتاً براساس تغییرات فشار کار می کنند، در این مدلسازی نیز از شرط مرزی فشاری در مرزهای ورودی و خروجی پمپ استفاده شده است. بدین ترتیب، جریان گازوئیل مایع با فشار معادل 0 pascal به صورت محوری وارد پمپ می شود و با فشار معادل 109872 pascal به صورت شعاعی از آن خارج می شود. همچنین، برای تعریف چرخش سیال درون پمپ از ابزار frame motion با سرعت دورانی معادل با 20 rad.s-1 استفاده شده است. هدف از کار حاضر، بررسی پدیده کاویتاسیون درون پمپ می باشد. پدیده کاویتاسیون زمانی به وقوع می پیوندد که فشار مایع به پایین تر از فشار بخار آن در یک دمای ثابت برسد. در این صورت، ذراتی از مایع به بخار تبدیل شده و به صورت حبابی شکل ایجاد می گردند. به این فرایند، کاویتاسیون (حباب زائی) می گویند. حال در صورتی که این حباب ها به بخش های پرفشار پمپ انتقال بیابند، دچار فروپاشی می شوند. این فروپاشی حباب موجب ایجاد یک فضای خلاء به صورت موضعی می شود که در نتیجه آن، ذرات مایع اطراف آن حباب با سرعت و فشار بسیار بالایی به سمت فضای خالی حرکت می کنند. این فرایند در نواحی نزدیک به دیواره های داخلی پمپ ها و به خصوص در نواحی مجاور پره ها موجب می شود که ذرات مایع با قدرت بالایی به دیواره ها و پره ها ضربه بزنند و درنتیجه، منجر به آسیب دیدگی پمپ و درنهایت پایان عمر آن گردند. لذا یکی از مباحث بسیار مهم در صنعت، بررسی امکان وقوع کاویتاسیون درون پمپ ها و راه حل های کاهش آن می باشد. پس در مدل حاضر، یک سیال دیگر تحت عنوان بخار گازوئیل با چگالی برابر با 9.4 kg.m-3 و ویسکوزیته برابر با 0.000007 kg.m-1.s-1 تعریف شده است و همچنین از مدل چندفازی VOF استفاده شده است. بدین ترتیب، سیال پایه گازوئیل مایع و سیال ثانویه گازوئیل بخار می باشند و بین این دو سیال، یک انتقال جرم (mass transfer) در قالب cavitation تعریف شده است که فشار بخار مورد نیاز برای وقوع کاویتاسیون، مقدار 50900 pascal تعریف شده است.

 

گام اول) ترسیم هندسه و شبکه ­بندی

مدل حاضر به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم ­افزار bladegen طراحی شده است. از آنجایی که مدل حاضر از نظر شعاعی دارای تقارن است، می توان فقط یک تکه از آن را به صورت قطاعی ترسیم کرده و سپس آن را حول محور مرکزی بسط داد. بنابراین، مدل از یک تکه واحد تشکیل شده است که از یک سو، دارای بخش ورودی جریان به صورت محوری بوده و از سویی دیگر، دارای بخش مربوط به خروجی جریان به صورت شعاعی می باشد. در دو طرف این تکه، از مرز نوع periodic استفاده شده است و در وسط آن، یک پره به صورت منحنی ترسیم شده است. اگر این تکه را حول محور مرکزی بسط بدهیم، یک پمپ جریان شعاعی با هفت پره ایجاد خواهد شد.

 

 

شبکه ­بندی مدل حاضر با استفاده از نرم ­افزار turbogrid انجام گرفته است. شبکه ­بندی به صورت سازمان یافته انجام گرفته و تعداد سلول­ های تولیدی در این مدلسازی برابر با 63308 است.

 

 

گام 2) مراحل شبیه ­سازی

برای شبیه ­سازی مدل حاضر، چند فرض در نظر گرفته شده است که عبارتند از:

  • شبیه­ سازی براساس دیدگاه مبتنی بر فشار (pressure-based) صورت گرفته است.
  • شبیه ­سازی فقط در هر حالت سیالاتی انجام گرفته است؛ چون برای بررسی پدیده کاویتاسیون، تعریف فشار بخار کفایت می کند.
  • شبیه ­سازی حاضر از نظر زمانی پایا (steady) می­باشد؛ یعنی ترم زمان در حل مسأله لحاظ نشده است.
  • اثر گرانش زمین (gravity) بر روی مدل نادیده گرفته شده است.

 

خلاصه ­ای از مراحل تعریف مسأله و تعریف حل آن در جدول زیر آمده است:

 

 

گام سوم) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای سه بعدی مربوط به فشار، سرعت، کسر حجمی فاز بخار، گرادیان کسر حجمی فاز مایع، و گرادیان نرخ انتقال جرم به دست آمده اند. هچنین بردارهای سرعت سه بعدی نیز به دست آمده اند.

 

 

دیدگاه

دیدگاهی ثبت نشده.

اولین نفری باشید که نظر می دهید برای “آموزش شبیه سازی پدیده کاویتاسیون در پمپ جریان شعاعی”