Hidrodinamičke pojave u centrifugalno vrtložnoj pumpi

Konstrukcija i određivanje radnih karakteristika pumpi je i dalje složen zadatak, prvenstveno zbog velikog broja slobodnih geometrijskih parametara čiji se utjecaj ne može direktno procijeniti. Značajna cijena koštanja konstruiranja pumpi na temelju eksperimentalnih istraživanja, tj. mjerenjima na prototipovima čini računalne simulacije temeljene na računalnoj mehanici fluida (engl. Computational fluid dynamics - CFD) najprihvatljivijim alatom pri konstruiranju i analizi radnih karakteristika pumpi. Međutim, nestacionarne pojave pri međudjelovanju rotora i statora, te nestabilnosti strujanja i dalje nužno zahtijevaju validaciju i verifikaciju dobivenih rezultata eksperimentalnim putem. Istraživanje energetske pretvorbe u centrifugalno vrtložnoj pumpi u ovom radu je provedeno numeričkim simulacijama strujanja u centrifugalnoj pumpi, centrifugalno vrtložnoj pumpi i vrtložnom dijelu centrifugalno vrtložne pumpe, te mjerenjima relevantnih parametara koji opisuju radne karakteristike pumpi na njihovim fizikalnim modelima. Rezultati mjerenja poslužili su kao eksperimentalna validacija numeričkih simulacija, ali i obrnuto, vizualizacija strujanja proizašla iz numeričke simulacije korištena je za interpretaciju mjerenja. Validacija numeričkog modela provedena je usporedbom dobivenih integralnih veličina, (protoka, visine dobave i snage) s izmjerenima na istovjetnim fizikalnim modelima. Također je provedena usporedba dobivenih veličina kod centrifugalne, centrifugalno vrtložne pumpe i vrtložnog dijela u cilju njihove usporedbe. Za potrebe provođenja eksperimentalnih istraživanja, u Laboratoriju za hidrodinamiku i hidrauličke strojeve Fakulteta strojarstva i brodogradnje u Zagrebu, izrađeni su fizikalni modeli centrifugalne i centrifugalno vrtložne pumpe koji odgovaraju numeričkim te eksperimentalna linija s pripadajućom opremom koja je omogućila promjenu broja okretaja, odabir radne točke te mjerenje trenutnog protoka, prirasta tlaka i snage pogonskog elektromotora. Numerička simulacija nestacionarnog strujanja u centrifugalnoj pumpi i centrifugalno vrtložnoj pumpi provedena je korištenjem aplikacijskog komercijalnog programskog paketa ANSYS Fluent za računalnu dinamiku fluida koji se temelji na metodi konačnih volumena. IV Provedena istraživanja su pridonijela pojašnjenju mehanizama energetske pretvorbe u centrifugalno vrtložnoj pumpi te potvrdila povoljni utjecaj vrtložnog vijenca na karakteristike iste (protok, tlak, iskoristivost, kavitacijska karakteristika)