Study of the potential use of hydrodiodes to enhance the volumetric efficiency of a centrifugal pump

封面


如何引用文章

全文:

详细

BACKGROUND: For centrifugal pumps, especially those with low specific speed coefficients, the volumetric efficiency is a very important parameter that largely determines the overall efficiency of the pump. Meanwhile, the amount of leakage in the flow part of the pump depends on the shape and size of the slot seals on the impeller. In this paper, the attempt to apply the well-known operational principle of a hydrodiode is made in order to reduce volumetric losses in the pump through a reduction in the flow rate coefficient of the slot seal, whose surface is profiled according to the principles of a hydrodiode.

AIM: Analysis of the possibility of utilizing the hydrodiode-like grooves on the surface of a slot seal in order to reduce the flow rate of liquid through the seal based on the computational fluid dynamics methods.

METHODS: The computational fluid dynamics method based on the solving of discrete analogs of the basic hydrodynamic equations is used in this paper.

RESULTS: The parameters of liquid flow in the slot seals with smooth surfaces, concentric grooves, and proposed profiled hydrodiodes in various sizes and shapes have been calculated. The flow rate coefficients for each type of seal have been determined, and comparative graphs have been built.

CONCLUSION: Based on the findings of this study, it can be stated that, overall, the use of hydrodiodes does not give significant advantages over the concentric groove with significantly increased complexity in manufacturing.

作者简介

Vladislav Fomenko

Bauman Moscow State Technical University

编辑信件的主要联系方式.
Email: vladislav.fomenko.2014@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0550-0859
SPIN 代码: 5705-5352

Master Student of the Hydromechanics, Hydraulic Machines and Hydropneumoautomatics Department

俄罗斯联邦, 5 2nd Baumanskaya street, 105005 Moscow

Alexey Petrov

Bauman Moscow State Technical University

Email: alexeypetrov@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8048-8170
SPIN 代码: 7172-0320

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor of the Hydromechanics, Hydraulic Machines and Hydropneumoautomatics Department

俄罗斯联邦, 5 2nd Baumanskaya street, 105005 Moscow

Egor Efremov

Villina LLC

Email: efremow3g@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0005-3209-4253

Leading Design Engineer of the Chief Designer Department

俄罗斯联邦, 440028 Penza

参考

  1. U.S. patent 1,329,559; priority date Feb 21, 1916.
  2. Rudnev SS, Matveev IV. Methodical manual for course design of vane pumps. Moscow: MVTU im NE Baumana; 1975. (In Russ.)
  3. Lomakin AA. Centrifugal and axial pumps. Moscow, Leningrad: Mashinostroenie, 1966. (In Russ.)
  4. Mikhailov AK, Malyushenko VV. Vane pumps. Theory, calculation and design. Moscow: Mashinostroenie; 1977. (In Russ.)
  5. Patankar S. Numerical methods for solving problems of heat transfer and fluid dynamics. Moscow: Energoatomizdat; 1984. (In Russ.)
  6. Loytsyansky LG. Mechanics of liquid and gas. Moscow: Nauka; 1987. (In Russ.)
  7. Volkov KN, Emelyanov VN. Modeling of large eddies in calculations of turbulent flows. Moscow: FIZMATLIT; 2008. (In Russ.)
  8. Wilcox DC. Turbulence Modeling for CFD. La Canada: DCW Industries, 1998.
  9. Menter F. Two Equation Eddy-Viscosity Turbulence Modeling for Engineering Applications. AIAA Journal. 1994. Vol. 32. P. 1598–1605. doi: 10.2514/3.12149
  10. Kondyurin AYu, Shcherba VE, Shalai VV, et al. Experimental Research Results of the Slot Seal Constructed as Hydrodiode for the Hybrid Power Piston Volumetric Machine. Procedia Engineering. 2016;152:197–204. doi: 10.1016/j.proeng.2016.07.691

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. The shape of the slot seal without additional elements (а), with concentric grooves (b) and with screw thread (c).

下载 (95KB)
3. Fig. 2. The Tesla Hydrodiode.

下载 (89KB)
4. Fig. 3. The mesh for the calculation in full setup.

下载 (108KB)
5. Fig. 4. The calculation method using the sector.

下载 (25KB)
6. Fig. 5. The mesh for the calculation of the sector.

下载 (62KB)
7. Fig. 6. Comparison of flow rate coefficients for the full calculation and the sector calculation.

下载 (222KB)
8. Fig. 7. A liquid model of a slot seal in the shape of a hydrodiode.

下载 (68KB)
9. Fig. 8. The geometry of the grooves.

下载 (126KB)
10. Fig. 9. The sizes of the grooves of hydrodiode.

下载 (75KB)
11. Fig. 10. The liquid model of the slot seal with annular grooves.

下载 (29KB)
12. Fig. 11. The hydrodiode with increased groove sizes.

下载 (86KB)
13. Fig. 12. The hydrodiode located on the rotor.

下载 (38KB)
14. Fig. 13. The mesh of the hydrodiode.

下载 (134KB)
15. Fig. 14. The mesh of the standard groove.

下载 (144KB)
16. Fig. 15. The mesh of the enlarged hydrodiode.

下载 (174KB)
17. Fig. 16. The mesh of the hydrodiode on the rotor.

下载 (190KB)
18. Fig. 17. Vector velocity field of the hydrodiode (change of velocity from 0 m/s to 18,8 m/s).

下载 (149KB)
19. Fig. 18. Vector velocity field in a standard groove (change of velocity from 0 m/s to 18,2 m/s).

下载 (123KB)
20. Fig. 19. Vector velocity field of the enlarged hydrodiode (change of velocity from 0 m/s to 21,4 m/s).

下载 (226KB)
21. Fig. 20. Vector velocity field of the hydrodiode on a rotor (change of velocity from 0 m/s to 22,1 m/s).

下载 (198KB)
22. Fig. 21. Comparison of different slot seal options.

下载 (263KB)

版权所有 © Eco-Vector, 2024

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».