Wielokryterialna optymalizacja sprawności, wysokości podnoszenia, swobodnego przelotu i poziomu wibracji pompy ściekowej z wirnikiem dwułopatowym współpracującym z nieruchomą tarczą przednią

Abstrakt

Artykuł przedstawia procedurę optymalizacji wielokryterialnej dwułopatkowego wirnika w pompie ściekowej z nieruchomą tarczą przednią. Zmiennymi optymalizacyjnymi były kąty opasania na tarczy przedniej i tarczy tylnej, podczas gdy przekrój meridionalny i spiralny korpus zbiorczy pozostały stałe. Celem było zmaksymalizowanie sprawności, wysokości podnoszenia i swobodnego przelotu przy jednoczesnej minimalizacji poziomu wibracji poprzez redukcję sił promieniowych. Do obliczeń CFD (computational fluid dynamics) zastosowano pełny plan czynnikowy z pięcioma poziomami. Po wybraniu optymalnego projektu, parametry pompy z wirnikiem początkowym i zoptymalizowanym zostały zweryfikowane eksperymentalnie. Wyniki numeryczne i eksperymentalne wykazały dobrą zgodność. Zoptymalizowany wirnik wykazał poprawę: wysokość podnoszenia wzrosła o 38,4%, sprawność o 9,5% i swobodny przelot o 8,3%. Podczas gdy obliczenia CFD przewidywały redukcję uśrednionych sił promieniowych, pomiary poziomu wibracji na spirali wskazały na wzrost dla zoptymalizowanego wirnika o 46,1%. Ta rozbieżność sugeruje, że siły promieniowe mogą nie być głównym czynnikiem wpływającym na poziom wibracji w tej konfiguracji pompy. Wyniki przedstawionych badań przyczyniają się do rozwoju pomp ściekowych o lepszych parametrach energetycznych i użytkowych.