بررسی ساختار چرخ دنده‌های پمپ دنده ای استیل

0 دیدگاه
ساختار چرخ دنده‌های پمپ دنده ای استیل

پمپ دنده‌ای خارجی نوعی پمپ جابجایی مثبت است و با حمل حجم محبوس شده سیال کاری از درگاه ورودی به درگاه خروجی بین چرخ دنده‌ها و بدنه، جریان تولید می‌کند [18].
مشخصات جریان اصلی کاملاً توسط مشخصات دندانی چرخ دنده تعیین می‌شود، بنابراین بسیاری از مطالعات بر روی مشخصات دندانی پمپ دنده‌ای برای بهبود عملکرد و کارایی متمرکز شده‌اند [19].
پروفیل دندان مورد استفاده در مطالعه حاضر از نوع اینولوت است که بیشترین استفاده را دارد.
یک پمپ دنده ای از دو چرخ دنده در پیچ تشکیل شده است تا جریان را تولید کند.
یک دنده دنده محرک است که توسط یک موتور الکتریکی خارجی نیرو می‌گیرد.
دنده دیگر دنده محرک است که با چرخ دنده محرک مش می‌شود.
پمپ از نظر هیدرواستاتیک متعادل است و با سرعت چرخشی بسیار بالا ۱۰۰۰۰ دور در دقیقه کار می‌کند. هنگامی که سیال خنک کننده از دستگاه‌های الکتریکی عبور می‌کند و سرعت جریان ثابت است (۲۶.۵ لیتر در دقیقه) حداکثر افزایش دمای سیال خنک کننده (۱۸ تا ۳۵ درجه سانتیگراد) ثابت می‌شود.
پمپ همچنین دارای یک ورودی دایره‌ای و دو خروجی مستطیلی می‌باشد.
عملکرد پمپ دنده داخلی باعث ایجاد مکش (فشار کمتر) در سمت مکش پمپ می‌شود تا سیال از طریق ورودی پمپ وارد پمپ شود.
فشار مکش ثابت 6895 Pa (1 psi) در ورودی تشکیل می‌شود.

بررسی ساختاری دقیق چرخ دنده های پمپ دنده ای استیل

بهینه سازی چرخ دنده‌ها

عملکرد پمپ همچنین با خارج کردن سیال از خروجی فشار بیشتری را در سمت تخلیه پمپ ایجاد می‌کند.
فشار تحویل ثابت ۶۸۹۴۷۳ Pa (۱۰۰ psi) در خروجی شکل می‌گیرد. این پمپ دنده‌ای طوری طراحی شده است که خارج از مرکز را در نظر بگیرد، همانطور که در شکل ۲ (a) نشان داده شده است.
محورهای چرخش چرخ دنده به سمت درگاه خروجی غیرعادی هستند تا نشتی در آنجا کاهش یابد.
جهت جریان درگاه ورودی عمود بر درگاه خروجی است، همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است.
دامنه محاسباتی برای شبیه‌سازی عددی کد ANSYS CFX ۱۴.۵ مورد استفاده برای شبیه‌سازی بر اساس روش حجم محدود (FVM) است.
حوزه محاسباتی شامل فرورفتگی ورودی و خروجی در هندسه سه بعدی برای پیش بینی واقعی‌تر مقادیر فشار و نرخ جریان و تحلیل نقش آن‌ها در نوسانات جریان است.
برای شبیه‌سازی عددی، تقریباً ۱.۷۴ میلیون عنصر با ۰.۴۵ میلیون گره در حوزه محاسباتی استفاده شد، همانطور که در شکل ۳ نشان داده شده است.
ناحیه چرخ دنده ها، که قسمت جامد پمپ است، به دلیل ویژگی‌های ISM این باعث می‌شود تعداد عناصر برای چرخ دنده‌ها به حداقل برسد.
یک شبکه متراکم در منطقه بین چرخ دنده‌ها و پوشش برای نتایج بهبود یافته تشکیل شد زیرا میدان سرعت جریان در این منطقه بسیار پیچیده است.

انبساط و انقباض

شبیه‌سازی‌های مدل سه‌بعدی بر روی رایانه‌ای با ویندوز ۷ (CPU Intel Xeon، ۲.۴ گیگاهرتز، ۱۷۶ گیگابایت رم) انجام شد.
زمان موردنیاز برای محاسبات بسته به اجرای شبیه‌سازی کمی متفاوت است.
شبیه‌سازی برای هر دور چرخ دنده تقریباً ۱۱۲ ساعت طول کشید.
در مقایسه با کار کاستیا و همکاران. [14]، کل زمان محاسباتی برای اولین چرخه چرخ دنده و چرخه بعدی با در نظر گرفتن تجهیزات محاسباتی برای شبیه‌سازی عددی سه بعدی کاهش می‌یابد.
چرخ دنده‌ها باید حداقل سه بار بچرخند تا به حالت ثابت در شبیه‌سازی عددی برسند.
برای به دست آوردن نتایج دقیق، گام زمانی (Dt) برای همه شبیه‌سازی‌های ناپایدار Dt ¼ ۱:۶.۱۰۶ ثانیه است که مربوط به چرخش ۰.۱ توسط چرخ دنده‌ها است.
معیار همگرایی برای معادله تداوم و معادله تکانه برابر با ۱۰۵ تعیین شد. میدان جریان پمپ دنده‌ای خارجی به صورت نیوتنی، تراکم ناپذیر، تک فاز، چسبناک، متلاطم، در ابتدا ساکن و دارای خواص ثابت در نظر گرفته شد. سیال در شبیه‌سازی آب با چگالی q ¼ ۱۰۰۰ kg = m۳ و ویسکوزیته دینامیکی L ¼ ۰:۰۰۱۰۰۲ kg = m s است.

بررسی ساختاری دقیق چرخ دنده های پمپ دنده ای استیل

شبکه محاسباتی برای شبیه سازی عددی

یک آزمون همگرایی شبکه برای به دست آوردن عددی اندازه شبکه بهینه انجام شد که نتایج عددی با افزایش اندازه شبکه تحت تأثیر قرار نخواهند گرفت.
شکل ۴ نتایج آزمایش مش را نشان می‌دهد. ۱.۷۴ میلیون شبکه به عنوان عدد بهینه برای شبیه‌سازی در نظر گرفته شد.
میانگین نرخ جریان (Qavg) در طول یک چرخش کامل در حالت پایدار برای مقایسه نتایج استفاده شد.
سرعت متوسط جریان تنها با افزایش ۱.۲ برابری تعداد مش‌ها تقریباً ۰.۱٪ افزایش یافت، در حالی که با کاهش ۰.۸ برابر، تقریباً ۰.۵٪ کاهش یافت.
معادله پیوستگی (معادل (۱) ) و معادله ناویر استوکس (معادل (۲) ) به عنوان معادلات حاکم در شبیه‌سازی عددی استفاده شد [16]. معادلات حاکم مورد استفاده برای مدلسازی جریان سیال در پمپ دنده‌ای به شرح زیر است: حل همگرا فقط به مقدار منبع بستگی دارد.
برای منابع غیرخطی، ممکن است یک ضریب خطی‌سازی برای بهبود همگرایی مشخص شود [20]. این با ضریب منبع تکانه مشخص می‌شود که برای اهداف پایداری باید منفی باشد.
ضریب منبع تکانه C به طور خودکار در حل کننده با در نظر گرفتن فرارفت و کنترل انتشار محاسبه می‌شود.

0 پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟
خیالتان راحت باشد :)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *