بررسی عددی جریان در توربوماشین های سانتریفیوژ

در این مطالعه، جریان مغشوش در یک پمپ سانتریفیوژ صنعتی سه بعدی و گذرا شبیه سازی شده است. معادلات متوسط گیری شده رینولدز با استفاده از روش حجم محدود هم مکان بر روی یک شبکه سه بعدی بی سازمان تجزیه شده و برای مرتبط کردن میدان های فشار و سرعت، از الگوریتم سیمبل استفاده شده است. گسسته سازی زمانی معادلات، به شیوه ضمنی انجام شده است. برای اعمال شرایط مرزی در فصل مشترک چرخ و حلزونی، مدل شبکه لغزنده بکار رفته و برای ایجاد سهولت در میان یابی مربوط به این مدل، روش جدیدی ارایه شده است. با توجه به عوامل نامطلوبی مانند گرادیان فشار مخالف و جدایش، تعدادی از مدل های دو معادله ای برای جریان آشفته بررسی شده و از میان آنها، مناسبترین مدل برای مسیله مورد بررسی انتخاب شده است. استفاده از شبکه بی سازمان، قابلیت شبیه سازی جریان در هر هندسه دو بعدی و سه بعدی دلخواه را، برای برنامه توسعه داده شده فراهم کرده است. جهت اطمینان از صحت عملکرد برنامه، چند جریان شناخته شده مورد بررسی قرار گرفته است. برای جریان درون پمپ سانتریفیوژ، میدان های فشار و سرعت در دبی های مختلف و نیز موقعیت های متفاوت چرخ مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس حل بدست آمده، نمودار مشخصه پمپ تطابق خوبی با نتایج تجربی دارد. در شرایط اسمی، جریان به خوبی توسط حلزونی هدایت شده و چرخ در شرایطی نسبتا یکنواخت کار می کند. اما در خارج از شرایط اسمی، تفاوت قابل توجهی بین جریان در بین پره های مختلف بدست آمده است. تقابل بین چرخ و حلزونی، یک توزیع غیر یکنواخت را برای فشار در محیط چرخ نتیجه داده است. نیروی شعاعی بوجود آمده بر روی محور در اثر این توزیع غیر یکنواخت، در خارج از شرایط اسمی همواره بیشتر از حالت مربوط به شرایط اسمی بدست آمده است. با استفاده از مقادیر سرعت خروجی از پره ها، ضریب لغزش محاسبه شده است.