Análisis numérico de la influencia de diferentes dispositivos anti-vórtice en los vórtices sumergidos y en el rendimiento general de la bomba vertical de flujo mixto
Autores: Sedlá, Milan; Moravec, Prokop; Doubrava, Vít; Komárek, Martin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis numérico de la influencia de diferentes dispositivos anti-vórtice en los vórtices sumergidos y en el rendimiento general de la bomba vertical de flujo mixto
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Los objetivos del estudio
Estructuras vórtices sumergidas
Disposiciones de bombas
Simulación CFD
Mediciones experimentales
Flujo multifásico
Estructuras vórtices
Campana de succión de la bomba
Modelo de turbulencia
Configuración AVD
Eficiencia hidráulica
Fuerza de vorticidad
Pared inferior de la entrada
Herramienta anti-vórtice
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
El objetivo de este estudio es comparar las estructuras vórticas sumergidas para una bomba montada en una entrada de bomba sin dispositivos anti-vórtice (AVD), con un AVD en forma de tridente o con un AVD en forma de cono. Otro objetivo es comparar las características de la bomba (cabeza, eficiencia, potencia de entrada y fuerzas radiales) de estos arreglos de bomba a través de simulaciones CFD junto con mediciones experimentales en un circuito cerrado. La simulación numérica de flujo multifásico no estacionario se establece mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) y el método de volumen de fluidos (VOF). Para predecir las estructuras vórticas en las cercanías del campana de succión de la bomba, se resuelven las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds no estacionarias (URANS) junto con el modelo de turbulencia de simulación adaptativa a la escala (SAS). Para cada configuración de AVD, también se evalúan características integrales como la cabeza, la potencia de entrada, la eficiencia y las fuerzas que actúan sobre el rotor de la bomba. Los resultados numéricos muestran que la configuración con el AVD en forma de cono exhibe el mejor rendimiento (desde el punto de vista tanto de la eficiencia hidráulica como de la fuerza de vorticidad), pero requiere una mayor distancia entre la pared inferior de la entrada y la campana de la bomba. Los vórtices sumergidos son bastante estables al usar un AVD, pero bastante inestables sin ninguna herramienta anti-vórtice.
Descripción
El objetivo de este estudio es comparar las estructuras vórticas sumergidas para una bomba montada en una entrada de bomba sin dispositivos anti-vórtice (AVD), con un AVD en forma de tridente o con un AVD en forma de cono. Otro objetivo es comparar las características de la bomba (cabeza, eficiencia, potencia de entrada y fuerzas radiales) de estos arreglos de bomba a través de simulaciones CFD junto con mediciones experimentales en un circuito cerrado. La simulación numérica de flujo multifásico no estacionario se establece mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) y el método de volumen de fluidos (VOF). Para predecir las estructuras vórticas en las cercanías del campana de succión de la bomba, se resuelven las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds no estacionarias (URANS) junto con el modelo de turbulencia de simulación adaptativa a la escala (SAS). Para cada configuración de AVD, también se evalúan características integrales como la cabeza, la potencia de entrada, la eficiencia y las fuerzas que actúan sobre el rotor de la bomba. Los resultados numéricos muestran que la configuración con el AVD en forma de cono exhibe el mejor rendimiento (desde el punto de vista tanto de la eficiencia hidráulica como de la fuerza de vorticidad), pero requiere una mayor distancia entre la pared inferior de la entrada y la campana de la bomba. Los vórtices sumergidos son bastante estables al usar un AVD, pero bastante inestables sin ninguna herramienta anti-vórtice.