Analýza rychlostních a tlakových polí kapaliny, využitím křivočarých souřadnic

Abstract

Tato práce představuje zcela novou metodu návrhu hydraulického tvaru lopatek odstředivého čerpadla. Metoda je založena na geometrickém přístupu vycházejícím z křivočarých souřadnic, ve kterých je formulován jak model proudění v bezlopatkovém prostoru meridiálního řezu, tak finální model proudění v oběžném kole, který bere v úvahu kompletní 3D tvar lopatky. Řešení tohoto modelu pak přímo poskytuje vodítko pro tvarování lopatky oběžného kola, které vede k potlačení sekundárního proudění a tím pádem ke zvýšení jeho účinnosti, což je demonstrováno na konkrétním návrhovém příkladu. Parciální diferenciální rovnice popisující proudění v oběžném kole čerpadla se řeší numericky po jednotlivých proudoplochách, což navíc vede k významné úspoře výpočetního času.This work introduces a new method of hydraulic design of a centrifugal pump impeller. This method is based on a geometrical approach employing curvilinear coordinates that are used to formulate both the axisymmetrical flow model in a meridional shape and the final model of flow in a blade cascade taking into account the full 3D shape of the impeller blade. The solution to this model then directly provides the guidelines for shaping the impeller blade in order to suppress the secondary flows, thus increasing the impeller efficiency, which is demonstrated on a real impeller design case. The partial differential equations describing the flow in the blade cascade are numerically solved piecewise on each particular stream surface, which leads to a significant reduction of computational time.