Abstract
In the present paper a numerical and experimental investigation of a single stage centripetal pump (SSCP) is presented. The SSCP was designed using CAD and CFD tools. The performance curves of the SSCP were measured in a test facility with water involved as the working media and compared with the calculated ones. The measured performance curves are characterised by the region of hysteresis since the throttle closing performance curves do not correspond completely to the throttle opening performance curves. The delivery head and efficiency are abruptly decreased when reducing the flow rate from the point of the maximum delivery head. Due to the evident analogy of the SSCP and the axial-flow compressors performance curves and similarities in the rotor design it can be anticipated that such an operating behaviour of the SSCP is caused by the rotating stall phenomenon. CFD simulations confirm that the stalling of the rotor passages causes the steep delivery head drop when decreasing the flow rate from the point of maximum head.
Zusammenfassung
Der Artikel behandelt eine numerische und messtechnische Untersuchung einer einstufigen Zentripetalpumpe (SSCP). Die SSCP wurde mit dem Einsatz von CAD- und CFD-Werkzeugen entwickelt. Die Kennlinien der SSCP wurden in einer Testanlage mit Wasser als Arbeitsmedium aufgenommen und mit berechneten Kennlinien verglichen. Die gemessenen Kennlinien werden mit einem Hysteresegebiet charakterisiert, weil die Kennlinien, die bei der Verminderung des Förderstromes erhalten werden, mit den Kennlinien, erhalten durch die Vergrößerung des Förderstromes, nicht übereinstimmen. Die Förderhöhe und der Wirkungsgrad werden stark verringert, wenn der Förderstrom über den Punkt der maximalen Förderhöhe vermindert wird. Durch die offensichtliche Analogie der Kennlinien und Laufradformähnlichkeiten der SSCP und Axialkompressoren kann man voraussehen, dass ein derartiges Betriebsverhalten der SSCP durch das Auftreten einer umlaufenden Strömungsablösung verursacht wird. Es wird im Rahmen von CFD Simulationen bestätigt, dass bei der Verminderung des Förderstromes über den Punkt der maximalen Förderhöhe, die Förderhöhe und der Wirkungsgrad infolge der intensiven Ablösungserscheinung in den Rotorkanälen stark verringert werden.
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Gantar, T., Sekavčnik, M. & Mori, M. Numerical and experimental investigation of a single stage centripetal pump . Forsch Ingenieurwes 72, 53–65 (2008). https://doi.org/10.1007/s10010-008-0067-y
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