Υπολογιστική διερεύνηση και βελτιστοποίηση σχεδιασμού πτερωτής φυγοκεντρικής αντλίας για ανάστροφη λειτουργία υδροστροβίλου - Μπικαλιούκ, Ρομάν (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Υδροδυναμικών Μηχανών, 2016)
Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στη Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών του Ε.Μ.Π. και έχει ως θέμα την υπολογιστική διερεύνηση και βελτιστοποίηση του σχεδιασμού πτερωτής αντλίας γιά ανάστροφη λειτουργία της ως δρομέας υδροστροβίλου. Με τη βοήθεια εμπορικού λογισμικού υπολογιστικής ρευστομηχανικής (CFD) έγινε δυνατή η αριθμητική επίλυση της ροής και η χάραξη των χαρακτηριστικών καμπυλών λειτουργίας και του διαγράμματος του ενεργειακού βαθμού απόδοσης της πτερωτής μικρής φυγοκεντρικής αντλίας σε λειτουργία υδροστροβίλου. Το υπολογιστικό μοντέλο της πτερωτής/δρομέα δημιουργήθηκε με μία μέθοδο παραμετρικής σχεδίασης, που αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο Υδροδυναμικών Μηχανών του Ε.Μ.Π. στα πλαίσια διδακτορικής διατριβής. Μετά τη διακριτοποίηση του τριδιάστατου υπολογιστικού χωρίου του δρομέα ακολουθεί η ανάλυση ευαισθησίας των παραμέτρων σχεδιασμού του, επιλύοντας τις Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) εξισώσεις της ροής σε ένα περιοδικά συμμετρικό τμήμα, μεταξύ δύο διαδοχικών πτερυγίων του δρομέα. Στόχος είναι η διερεύνηση της μεταβολής του ενεργειακού βαθμού απόδοσης του δρομέα για ένα έυρος τιμών δέκα σχεδιαστικών παραμέτρων, διατηρώντας τις στροφές λειτουργίας της μηχανής σταθερές. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν δυο πλήρεις βελτιστοποίησεις του σχεδιασμού του δρομέα, μία για λειτουργία αντλίας και μία για λειτουργία υδροστρόβιλου κάνοντας χρήση του λογισμικού EASY που αναπτύχθηκε στο Εργ. Θερμικών Στροβιλομηχανών του ΕΜΠ και είναι βασισμένο σε εξελικτικούς αλγόριθμους (EA). Με το πέρας των βελτιστοποιήσεων διαπιστώθηκε αισθητή αύξηση του υδραυλικού βαθμού απόδοσης της τάξης 1% για λειτουργία αντλίας και σημαντική αύξηση του ενεργειακού βαθμού απόδοσης της τάξης 3.2% για λειτουργία υδροστρόβιλου, στις αντίστοιχες ονομαστικές παροχές τους. Επίσης στην εργασία παρουσιάζονται και συγκρίνονται οι γεωμετρικές και λειτουργικές διαφορές μεταξύ αρχικής και βέλτιστης γεωμετρίας του πτερυγίου. Τέλος προκειμένου να δημιουργηθεί μία βέλτιστη πτερωτή/δρομέας που να λειτουργεί το 50% του χρόνου ως αντλία και 50% του χρόνου ως υδροστρόβιλος επιχειρήθηκε μία απλή και γρήγορη μέθοδος σχεδιασμού μέσω γραμμικής παρεμβολής των τιμών των παραμέτρων σχεδιασμού που προέκυψαν απο τις δύο αντίστοιχες βελτιστοποιήσεις. Τα πρώτα αποτελέσματα που προέκυψαν όμως δεν έδειξαν κάποια γραμμική συσχέτιση μεταξύ των σχεδιαστικών παραμέτρων και των χαρακτηριστικών καμπυλών του βαθμού απόδοσης της αναστρέψιμης μηχανής.