Αναλυτική διερεύνηση αντίστροφης λειτουργίας φυγοκεντρικών αντλιών ως υδροστρόβιλοι

Abstract

Η παρούσα εργασία πραγματεύεται το σχεδιασμό και την υδροδυναμική βελτιστοποίηση μιας φυγοκεντρικής αντλίας ακτινικού τύπου στην οποία γίνεται αναλυτική διερεύνηση της λειτουργίας ως υδροστρόβιλος. Αρχικά, γίνεται μια βιβλιογραφική ανασκόπηση πάνω στις ΑΩΣ με ιστορικά στοιχεία, εύρος λειτουργίας, εφαρμογές και παρουσίαση της έρευνας μέχρι σήμερα. Τέλος, ξεκαθαρίζεται ο στόχος της εργασίας και η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την επίτευξή του. Ακολουθεί εκτενής ανάλυση των μαθηματικών σχέσεων που διέπουν τη λειτουργία των στροβιλομηχανών και που χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της μελετώμενης αντλίας. Παράλληλα γίνεται πλήρης παρουσίαση της αριθμητικής ανάλυσης της ροής και των σχέσεων που χρησιμοποιεί το εμπορικό πακέτο CFX του ANSYS για την επίλυση της. Στο τρίτο κεφάλαιο επιλέγονται οι σχεδιαστικοί παράμετροι της αντλίας που σε συνδυασμό με το πρόγραμμα Bladegen δίνουν μια πρώτη εικόνα της γεωμετρίας του πτερυγίου. Η υδροδυναμική βελτιστοποίηση της πτερωτής ολοκληρώνεται σε τρία σταδία. Εφόσον έχει επιλεχθεί η πτερωτή έπεται ο σχεδιασμός του κελύφους στο SolidWorks και η βελτιστοποίησή του που γίνεται σε δύο στάδια. Στο τέλος του κεφαλαίου δίνονται οι καμπύλες λειτουργίας για την πτερωτή και την αντλία. Στο τελευταίο κεφάλαιο πραγματοποιείται αναλυτική διερεύνηση της αντλίας σε αντίστροφη λειτουργία σε δυο περιστροφικές ταχύτητες. Η υδροδυναμική ανάλυση επικεντρώνεται στις καμπύλες λειτουργίας, την ταχύτητα και ποιότητα της ροής μέσα στη μηχανή και στην πτώση που επιτυγχάνεται. Η εργασία κλείνει με παρουσίαση των συμπερασμάτων που έχουν εξαχθεί ενώ προτείνονται και μελλοντικές ενέργειες πάνω στο θέμα.