Numerická analýza vlivu tvaru těsnící spáry na parametry odstředivého čerpadla

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá numerickou analýzou vlivu různých tvarů těsnicích kruhů v těsnicích spárách na vybrané parametry radiálního odstředivého čerpadla. Pomocí CFD (Computational fluid dynamics) simulací byly analyzovány varianty zahrnující změnu světlosti těsnicího kruhu, radiální drážkování rotoru i statoru, změnu sklonu napojení a izotropické drážkování statoru. Výpočty byly provedeny na sestavě čerpadla se specifickými otáčkami $n_s=108$ $min^{-1}$. Z výsledků vyplynulo, že nejvýznamnějším faktorem ovlivňujícím účinnost a dynamiku byla tloušťka předního těsnicího kruhu. Ze všech zkoumaných tvarů těsnicího kruhu byla jako nejvhodnější z hlediska ztrátového průtoku i působení radiální síly vyhodnocena labyrintová úprava. Při vhodně velkém a častém izotropickém drážkování statoru docházelo ke změně tvaru účinnostní křivky a ke snížení frekvence amplitudy radiální síly.This master’s thesis deals with the numerical analysis of the influence of various sealing ring geometries in annular seals on selected parameters of a radial centrifugal pump. CFD simulations were used to investigate design modifications including variations in sealing ring thickness, radial grooving of both rotor and stator, changes in connection angle, and isotropic grooving of the stator surface. The calculations were performed on a pump assembly with a specific speed of $108$ $min^{-1}$. The results showed that the most significant factor affecting both efficiency and dynamic behavior was the thickness of the front sealing ring. Among all tested sealing ring shape modifications, the labyrinth seal geometry was identified as the most effective in terms of efficiency, reducing leakage flow, and minimizing both the amplitude and frequency of the radial force. In addition, sufficiently deep and frequent isotropic grooving led to a change in the shape of the efficiency curve and a reduction in the frequency of radial force amplitude oscillation.