Numeryczna analiza porównawcza przebiegu konwersji energii w wirniku półotwartym i zamkniętym pompy odśrodkowej

Abstrakt

Artykuł przedstawia numeryczną analizę porównawczą procesu konwersji energii w wirniku półotwartym i zamkniętym pompy odśrodkowej, których układy łopatkowe zostały zaprojektowane dla identycznych warunków pracy. Na podstawie symulacji CFD przeanalizowano strukturę przepływu, rozkład ciśnienia oraz pola prędkości dla obu rozwiązań konstrukcyjnych. Uzyskane wyniki wskazują, że w wirniku półotwartym powstają obszary wirowe, których skutkiem są znaczne straty energii, wynikające głównie z obecności szczeliny osiowej. Konstrukcja wirnika zamkniętego pozwala osiągnąć wyższe prędkości na wylocie, większą wysokość podnoszenia oraz wyższą sprawność dzięki ograniczeniu strat hydraulicznych i bardziej stabilnym warunkom przepływu. W efekcie wprowadzenia szczeliny osiowej o wartości 0,5 mm, przy nominalnym natężeniu przepływu (Qn = 500 dm³/min), doszło do ok. 11% spadku wysokości podnoszenia oraz ponad 6% spadku sprawności. Jednocześnie zauważono, że im przepływ jest mniejszy, tym te różnice są znacznie większe dla obu typów wirników. Przeprowadzone badania potwierdzają przydatność metod numerycznych w analizie szczegółowych zjawisk przepływowych oraz wykazują istotny wpływ konstrukcji wirnika na efektywność konwersji energii w pompach odśrodkowych.