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

Autor

DOI:

https://doi.org/10.17512/INSTAL.2026.09.01

Słowa kluczowe:

pompa odśrodkowa, wirnik półotwarty, wirnik zamknięty, analiza numeryczna, CFD

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.

85 68

Pobrania

Statystyki pobrań niedostępne.

Bibliografia

1] Łazarkiewicz Sz., Troskolański T. A., Pompy wirowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne; Warszawa, 1968

[2] Jędral W., Pompy wirowe, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2001

[3] Korczak A., Rokita J., Pompy i układy pompowe – obliczenia i projektowanie, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1998

[4] Stępniewski M., Pompy, Wydwanictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1978

[5] Papierski A., Błaszczyk A., Multiobjective optimization of the semi-open impeller in a centrifugal pump by a multilevel method, Journal of Theoretical and Applied Mechanics; Vol. 49, pp. 327-341

[6] Farid A., El-Azm Aly A. A., Abdalla H. M., Effect of semi-open impeller side clearance on centrifugal pump cavitation inception, International Journal of Computational Physics Series, Vol. 1(2), pp. 24-39, DOI: 10.29167/a1i2p24-39

[7] Mousmoulis G., Kassanos I., Aggidis G., Anagnostopoulos I., Numerical simulation of the performance of a centrifugal pump with a semi-open impeller under normal and cavitating conditions, Applied Mathematical Modeling, Vol. 89, Part 2, 2021, pp. 1814-1834, DOI: 10.1016/j.apm.2020.08.074

[8] Zhang F., Heng Y., Liu Q., Tao R., Yang W., Zhu D., Xiao R., Optimization design of a semi-open centrifugal impeller using GA-Fuzzy logic combination strategy, Journal of Applied Fluid Mechanics, Vol. 16, No. 7, 2023, pp. 1427-1441, DOI: 10.47176/jafm.16.07.1655

[9] Ayad A. F., Abdalla H. M., El-Azm Aly A. A., Effect of semi-open impeller side clearance on the centrifugal pump performance using CFD, Aerospace Science and Technology, Vol. 47, 2015, pp. 247- 255, DOI: 10.1016/j.ast.2015.09.033

[10] Effiom S. O., Abam F., Ofem S., Effiom P.-C., Onochie O., Inah O., Odu P., CFD analysis and hydraulic performance of two-phase flow in a centrifugal pump with rotodynamic multi-impeller configurations, African Journal of Advances in Engineering and Technology, Vol. 1, No. 2, 2025, pp. 5-27

[11] Mansour M., Thévenin D., Impact of blade twisting and tip clearance on centrifugal pump performance under air–water two-phase flow, International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 112, 2025, pp. 1-19, DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2024.109682

[12] Wang K., Liu H., Wang L., Guo P., Wang Y., Yang J., Effect of particle size on vortex structure and erosion behavior of semi-open centrifugal pump, Energy, Vol. 293, 2024, pp. 1-20, DOI: 10.1016/j.energy.2024.130576

[13] Wang K., Jiao Z., Wang Y., Dong J., Liu H., Feng J., Quantitative insights into the effect of particle stokes number on the erosion behavior in semi--open centrifugal pump: Vortex-particle-surface interaction, Powder Technology, Vol. 476, 2026, pp. 1-18, DOI: 10.1016/j.powtec.2026.122360

[14] ANSYS, Inc., ANSYS Fluent User's Guide, Canonsburg, 2020

[15] ANSYS, Inc., ANSYS Fluent Theory Guide, Canonsburg, 2020

[16] Babayigit O., Ozgoren M., Aksoy M. H., Kocaaslan O., Experimental and CFD investigation of a multistage centrifugal pump including leakages and balance holes, Desalination and Water Treat

ment, Vol. 67, 2017, pp. 28-40, DOI: 10.5004/dwt.2017.20153

Opublikowane

2026-09-22

Jak cytować

Babul, K., Kochmański, A., Vongxayalath, P., & Dębski, T. (2026). Numeryczna analiza porównawcza przebiegu konwersji energii w wirniku półotwartym i zamkniętym pompy odśrodkowej. INSTAL, 9, 22-28. https://doi.org/10.17512/INSTAL.2026.09.01

Inne teksty tego samego autora