مدل سازی و شبیه سازی جریان درون پمپ چند فاز دو پیچی

محمد دادخواه تهرانی

چکیده

در این پایاننامه فرایند مدل سازی و شبیه سازی جریان درون پمپ چند فاز دو پیچی ارائه شده است. با توجه به جدید بودن این پمپ ها، در ابتدا به معرفی پمپ چند فاز دو پیچی پرداخته شده و سپس مزایا و معایب آن مورد بررسی قرار گرفته است. در پمپ چند فاز پیچی، سه نوع مجرای نشتی وجود دارد که جریان از این مجاری به قسمت مکشی برگشت می کند. از بین این مجاری، مجرای پیرامونی دارای بیشترین سهم از نشتی های پمپ است. برای عملکرد مناسب پمپ چند فاز دو پیچی، لازم است که کسر حجمی کوچکی از مایع وجود داشته باشد تا این مجاری به خوبی آب بندی شوند. پمپاژ سیالی با کسر حجمی 100 درصد گاز ورودی زمانی ممکن خواهد بود که بتوان مقداری از فاز مایع را جهت آببندی مجاری در پمپ گردش داد. این مساله سبب شده که طراحی داخلی پمپ با چالش هایی روبرو شود. از طرفی هندسه ی پیچیده پمپ نیز مدل سازی آن را دشوار نموده است. برای مدل سازی و شبیه سازی پمپ از دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. هندسه ی پمپ با استفاده از نرم افزارهای طراحی به کمک رایانه مانند سالید ورکس تولید شده است. گسسته سازی مدل تولید شده برای دستیابی به شبکه محاسباتی با استفاده از نرم افزارهای تولید شبکه مانند گمبیت صورت گرفته است. هندسه جریان درون پمپ توسط سلول های چهار وجهی و به صورت بی سازمان شبکه بندی شده است. سپس حل جریان با استفاده از نرم افزار فلوئنت صورت گرفت. پمپ چند فاز دو پیچی در دو حالت ورودی تک فاز تراکم ناپذیر و ورودی دو فاز تراکم پذیر شبیه سازی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی به صورت کانتورهای فشار، سرعت و بردارهای سرعت ارائه شده است. نتایج این بررسی ها به صورت تغییرات دبی بر حسب تغییرات فشار، نحوه ی توزیع فشار در طول پمپ و دبی جریان های برگشتی نسبت به افزایش فشار ارائه شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد که با افزایش فشار، نشتی ها از مجاری پیرامونی شدیدا افزایش پیدا می کنند. توزیع فشار درون پمپ در حالت ورودی تک فاز، خطی بدست آمد. در حالت ورودی دو فاز، با افزایش کسر حجمی گاز ورودی، توزیع فشار غیر خطی شده است.

اساتید راهنما و مشاور

ابراهیم حاجی دولو، سالم بعنونی