Proudění ve spárách

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá studiem proudění v těsnících spárách oběžných kol čerpadel a turbín. Těsnící spáry slouží ke zvýšení objemové účinnosti těchto vodních strojů. I přes existující rozsáhlý výzkum nebyla tato problematika doposud plně prozkoumána a tato diplomová práce se snaží rozšířit znalosti v tomto oboru. V první části se diplomová práce nejprve věnuje hledání vhodného numerického popisu proudění ve spárách a kalibraci výpočtového programu FLUENT za pomoci reálného experimentu. V páté kapitole zkoumá vliv tvaru těsnící spáry na objemovou účinnost stroje a definuje její optimální konstrukční návrh pro zvýšení objemové účinnosti. Dále je studován vliv excentricity rotoru na charakter proudění těsnící spárou, její průtočnost a rozložení tlaku v prostoru spáry. V poslední části, v kapitolách osm až deset porovnává výpočty proudění prováděné numericky v programu FLUENT s vybranými analytickými vztahy, příp. jejich upravenými variantami, a hodnotí míru korespondence výsledků mezi oběma přístupy.This Master’s thesis investigates the flow in sealing gaps of impeller within pumps and turbines. Sealing gaps are installed to improve the volumetric efficiency in this type of fluid machinery. Despite present extensive research this subject has not been entirely documented and the thesis’ aim is to improve our knowledge in this matter. At the beginning, the practical experiment is used in order to establish appropriate numerical description of flow in seals and to calibrate software FLUENT. In chapter five, the thesis analyses the influence of seal design on volumetric efficiency of pumps and turbines and defines its optimal construction to improve the efficiency. The thesis then examines the effect of rotor eccentricity on flow properties, flow rate and pressure distribution within the sealing gap. In the last section, through chapters six to eight, the flow results provided by numerical solution in FLUENT and selected analytical equations, or their modified forms, are being discussed. The degree of correspondence between the results is also studied.