Study on the Dynamic Structure and Unsteady Characteristics of Vortex Flow for Blade Tip Clearance Leakage of a Single-vane Spiral Centrifugal Pump

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 110

فایل این مقاله در 19 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-19-5_016

تاریخ نمایه سازی: 1 تیر 1405

چکیده مقاله:

Numerical simulations based on the RANS equations and the SST k‑ω turbulence model were carried out to study the turbulence characteristics in the tip clearance region of a spiral centrifugal pump. Results indicate that reducing the tip clearance significantly improves pump head and efficiency. At the design flow rate, compared with the original ۱.۰ mm clearance model, the head increases by ۲.۶% and ۴.۵% for the ۰.۶ mm and ۰.۴ mm clearance models, respectively, while efficiency rises by ۲.۱% and ۸.۴%. As the clearance decreases, the leakage flow velocity declines. Attached leakage vortices are observed on the impeller blade suction surface near the tip clearance, and their influence range expands with higher leakage velocity. During impeller rotation, the flow in and around the clearance exhibits an unsteady evolution of a complex vortex system. The tip leakage vortex (TLV) gradually merges, expands, and moves away from the wall, while the decoupling vortex on the pressure surface continues to develop and eventually interacts with vortices in the blade outlet region, forming a multi-vortex structure. The production of turbulent energy is mainly dominated by the tangential velocity gradient. The rotating impeller intensifies the tangential flow, resulting in significant anisotropy of turbulence. This study demonstrates that appropriately controlling the size of the impeller tip clearance in screw centrifugal pumps can effectively improve vortex development and evolution within the pump, thereby enhancing both pump head and efficiency.

کلیدواژه ها:

نویسندگان

W. Cao

Research Center of Fluid Machinery Engineering and Technology, Jiangsu University, Zhenjiang ۲۱۲۰۱۳, China

J. Tang

Research Center of Fluid Machinery Engineering and Technology, Jiangsu University, Zhenjiang ۲۱۲۰۱۳, China

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Boitel, G., Fedala, D., & Myon, N. (۲۰۱۶). Tip clearance ...
  • Fordjour, A., Zhu, X., Yuan, S., Dwomoh, F. A. & ...
  • Gang, Y., Zhou, Z., Li, J., Peng, L., Liu, D., ...
  • Gautam, S., Lama, R., Neopane, H. P., Thapa, B. S., ...
  • Hoang, M Shrestha, U., & Choi, Y. (۲۰۲۲a). Hydraulic and ...
  • Hoang, M., Truong, A., & Shrestha, U. (۲۰۲۱b). Optimization of ...
  • Hong, S., Chi, J., Xiang, X., & Lu, W. (۲۰۲۲). ...
  • Hu, X. W., Li, J. Y., Wen, S. P., et ...
  • Jia, X., Gan, Z., Liu, J., Li, X., Lin, Z. ...
  • Jia, X., Lv, H., Zhang, S., Rao, K., & Zhu, ...
  • Kamal, M. M., Devinar, L., & Abbas, A. (۲۰۲۴). Influence ...
  • Li, Y., Han, J., Chen, X., & Shen Z. (۲۰۱۴). ...
  • Licheri, F., Ghisu, T., Cambuli, F., Pierpaolo, P., & Mario, ...
  • Lim, V., Djanali, V. S., & Suwarno (۲۰۲۵). Numerical Simulation ...
  • Mansour, M., & Thévenin, D. (۲۰۲۵). Impact of blade twisting ...
  • Menter, R. F. (۲۰۱۲). Two equation eddy viscosity turbulence models ...
  • Mohammadi, B., & Puigt, G. (۲۰۰۵). Wall functions in computational ...
  • Öztürk, İ., Çetin, C., & Yavuz, M. M. (۲۰۱۹). Effect ...
  • Ramakrishna & Govardhan (۲۰۰۹). Aerodynamic performance of low speed axial ...
  • Ren, W., Zhao, Z., Hao, Z., Wang, Y., & Liu, ...
  • Shrestha, U., & Choi, Y. (۲۰۲۴). Influence of Tip Clearance ...
  • Tang, P., Li, H., Issaka, Z., & Chao, C. (۲۰۱۷). ...
  • Wang, L., Tang, F., Liu, H., Zhang, X., Sun, Z., ...
  • Wu, H., Zhang, D., Shen, X., Ni, C. & Yang, ...
  • Xiao, Y., Liu, J., Li, H., Tao, S., & Shi, ...
  • Xu, S., Long, X., Ji, B., Li, G., & Xiong, ...
  • Ye, J., Su, D., Zou, X., Wu, Y., & Xi, ...
  • Zhang, D., Pan, D., Shi, W., Wu, S., & Shao, ...
  • Zhang, Z., Cui, G., Xu, C., & Huang, W. (۲۰۱۷). ...
  • Zhao, B., Xie, J., Liao, W., Han, L., Fu, Y. ...
  • Zhou, L., Zhou, C., Bai L., & Ramesh A. (۲۰۲۴). ...
  • نمایش کامل مراجع