Details

В данной работе было проведено исследование течения вязкой жидкости в проточной части одноступенчатого, центробежного насоса со спиральным отводом К-160/30, повышение энергетической эффективности и кавитационных качеств проточной части на основе методов вычислительной гидродинамики и параметрической оптимизации. Для валидации данных численного расчеты была разработана программа-методика испытаний спроектированных колес, на водяном стенде кафедры Гидромашиностроения СПБПУ. Для описания течения в проточной части насоса использовалась стандартная двухпараметрическая к-е модель турбулентности. Применялись граничные условия характерные для лопастных насосов, то есть полное давление на входе и массовый расход на выходе расчетной области. Параметрическая однокритериальная оптимизация выполнена с помощью метода AMO. У оптимизированной проточной части посчитаны кавитационные свойства и энергетические параметры и проанализировано влияние оптимизации на них. По результатам исследований сформулированы рекомендации по выбору параметров профилирования лопастной системы и углов установки лопастей входе и выходе при проектировании высокоэффективных рабочих колес центробежных насосов данной быстроходности в среде CFTurbo.

This work investigated the flow of viscous fluid in the flow section of a K-160/30 single-stage centrifugal pump with a volute outlet. It also explored improving the energy efficiency and cavitation properties of the flow section using computational fluid dynamics (CFD) and parametric optimization. To validate the numerical calculation data, full-scale tests of the designed impellers were conducted on a water rig at the Department of Hydraulic Engineering at St. Petersburg Polytechnic University. A standard two-parameter k-e turbulence model was used to describe the flow in the pumps flow section. Boundary conditions typical of vane pumps were applied, namely, the total pressure at the inlet and the mass flow rate at the outlet of the computational domain. Parametric single-criteria optimization was performed using the AMO method. The cavitation and energy parameters of the optimized flow path were calculated, and the impact of optimization on them was analyzed. Based on the research results, recommendations were formulated for selecting impeller system profiling parameters and inlet and outlet blade angles when designing high-efficiency centrifugal pump impellers of a given speed in the CFTurbo environment.