Estudio Numérico de Malla Personalizada para Bombas de Vacío de Doble Tornillo
Autores: Lu, Yang; Kovacevic, Ahmed; Read, Matthew; Basha, Nausheen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Estudio Numérico de Malla Personalizada para Bombas de Vacío de Doble Tornillo
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Bombas de vacío
Dinámica de Fluidos Computacional
Máquina de tornillo
Calidad de malla
ángulo de hélice
Generación de malla
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Se espera que el mercado de bombas de vacío secas aumente en los próximos años. Mejorar la eficiencia de estas máquinas requiere una comprensión integral de la dinámica del flujo dentro de las cámaras de trabajo. Para este propósito, se utiliza la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) ya que ofrece una mejor visión del proceso de trabajo de una máquina de tornillo. En este estudio, se analizó una bomba de vacío de tornillo gemelo con un gran ángulo de hélice. Este es un caso desafiante para CFD debido a las limitaciones de generación de mallas en el plano transversal sobre la calidad de la malla. Se generaron dos tipos de mallas transversales utilizando el software SCORG: malla no conformal de carcasa a rotor y malla conformal de carcasa a rotor. Se compararon la calidad de la malla en términos de relación de aspecto y ortogonalidad. La malla conformal de carcasa a rotor se utilizó con ANSYS Fluent para obtener características de rendimiento de la bomba de vacío con un ángulo de hélice moderado de 62 grados, como la tasa de flujo másico, el par del rotor y la potencia indicada. Los resultados de la predicción del rendimiento fueron satisfactorios, pero la calidad de la malla fue relativamente baja, con una ortogonalidad que alcanzó los 40 grados y una relación de aspecto superior a 250 en algunos casos. A medida que aumenta el ángulo de hélice, la calidad de la malla disminuye. Este artículo presenta el nuevo desarrollo de un algoritmo de generación de mallas que utiliza el engranaje normal para mapear el dominio del fluido en el plano normal en lugar del plano transversal. Se espera que este nuevo método de generación de mallas alinee mejor la malla computacional con los flujos principales y de fuga para mejorar significativamente la calidad de la malla y reducir la difusión numérica en el caso de máquinas de tornillo con grandes ángulos de hélice.
Descripción
Se espera que el mercado de bombas de vacío secas aumente en los próximos años. Mejorar la eficiencia de estas máquinas requiere una comprensión integral de la dinámica del flujo dentro de las cámaras de trabajo. Para este propósito, se utiliza la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) ya que ofrece una mejor visión del proceso de trabajo de una máquina de tornillo. En este estudio, se analizó una bomba de vacío de tornillo gemelo con un gran ángulo de hélice. Este es un caso desafiante para CFD debido a las limitaciones de generación de mallas en el plano transversal sobre la calidad de la malla. Se generaron dos tipos de mallas transversales utilizando el software SCORG: malla no conformal de carcasa a rotor y malla conformal de carcasa a rotor. Se compararon la calidad de la malla en términos de relación de aspecto y ortogonalidad. La malla conformal de carcasa a rotor se utilizó con ANSYS Fluent para obtener características de rendimiento de la bomba de vacío con un ángulo de hélice moderado de 62 grados, como la tasa de flujo másico, el par del rotor y la potencia indicada. Los resultados de la predicción del rendimiento fueron satisfactorios, pero la calidad de la malla fue relativamente baja, con una ortogonalidad que alcanzó los 40 grados y una relación de aspecto superior a 250 en algunos casos. A medida que aumenta el ángulo de hélice, la calidad de la malla disminuye. Este artículo presenta el nuevo desarrollo de un algoritmo de generación de mallas que utiliza el engranaje normal para mapear el dominio del fluido en el plano normal en lugar del plano transversal. Se espera que este nuevo método de generación de mallas alinee mejor la malla computacional con los flujos principales y de fuga para mejorar significativamente la calidad de la malla y reducir la difusión numérica en el caso de máquinas de tornillo con grandes ángulos de hélice.