Santrfüj Pompa Optimizasyonu

Turbomakinalar uzun bir geçmişi olan ve üzerinde çalışmaları halen devam eden birçok sektörde ciddi bir yeri olan , kademik olarak olarakda oldukça önemli bir konudur. Son yıllarda ise verimlilik ve performans artışı önemli bir rol oynamaktadır.

Bizim projemizde de verimlilik ve iyileştirilmesi ile alakalı çalışmalar mercek altına alınmıştır.

Bu çalışmaların incelenmesi sonucunda pompalardaki verim ve performans arttırımındaki en önemli nokta çark tasarımı olduğu , bu bölgede de kanat çapının , açısının ve formunun önemli olduğu , akışkanı süpürdüğü bölgenin içeriden dışarıya doğru aldığı form büyük önem kazanmaktadır.

Ek olarak gövdenin giriş kısmında akışkanın emiş bölgesinin içeriye doğru aldığı kavis ve akışı girdaba zorlağı bölgeninde pompa verimine etkisi olmaktadır.

Ayrıca cıkış bölgesindeki akış ayrımının olduğu bölge ve cıkış ağzının profili de önem arzetmektedir.

Hedefler

Maksimum Verimlilik
Minimum Tork
Max Basınç Farkı
Minimum Ağırlık
Optimum Dayanım

Pompa tasarımı incelendiği zaman iletim organları, sızdırmazlık parçaları, destek elemanları gibi bir çok parçadan oluştuğu görülmektedir. Tasarladığımız pompanın tasarımı ve 3B görüntüsü aşağıdaki gibidir.

Analiz Çalışmaları

Yapısal Analiz Çalışmaları
Akıs Analiz Çalışmaları
Kavitasyon Analizi
Yapı-Akışkan Etkileşim Analizi

Optimizasyon Çalışmaları

Optimizasyon Çalışmaları

Ürün iyileştirme methodları
Numerik Optimizasyon
Doe İstatistiksel yöntemler
Manuel Değişen parametrele

Sonuç ve değerlendirme

Santrifüj pompa üzerinde gerçekleştirilen parametrik optimizasyon çalışmaları sonucunda, tasarımın hem akış performansı hem de mekanik dayanımı çok yönlü olarak geliştirilmiştir.
Çalışmalar, Starccm+ Simülasyon programı kullanılarak çok sayıda parametre varyasyonu (kanat açısı, çark geometrisi, çıkış kesiti vb.) üzerinden yürütülmüş, her senaryo için otomatik performans değerlendirmesi yapılmıştır.

Prototipleme Çalışmaları

Optimizasyon süreciyle belirlenen son geometri, üretim açısından doğrulamak amacıyla hızlı prototipleme (DMLS) yöntemiyle imal edilmiştir.
Üretim sürecinde:

Optimize geometriler için uygun kalıplar tasarlanmıştır.
Kanat geometrisi ve çıkış kesiti imalata uyumlu hale getirilmiş, üretilebilirlik kontrolü sağlanmıştır.
Prototip modeller, hidrolik test düzeneğinde farklı devir ve debi koşullarında test edilmiştir.
Ölçümler; basınç, debi, tork, titreşim ve ses seviyesi parametreleriyle alınmıştır.

Elde edilen sonuçlar, sayısal analizlerle büyük oranda örtüşmüş ve optimizasyonun sahada da geçerli olduğu kanıtlanmıştır.

Sonuç ve değerlendirme

Basınç farkı (ΔP) %8.2 oranında artmış, sistemin hidrolik verimliliği iyileştirilmiştir.
Mil–çark–gövde bölgesindeki dayanım %7 oranında artmıştır.
Güç tüketimi %5 oranında düşürülmüş, aynı performans daha düşük enerjiyle sağlanmıştır.
Genel pompa verimi %13 artarak 75.3% seviyesine ulaşmıştır.
Toplam ağırlıkta %20 azalma sağlanarak hem malzeme tüketimi hem üretim maliyeti azaltılmıştır.

Optimizasyon çalışması sonucunda pompa, hem enerji açısından daha verimli hem de hafif ve dayanıklı hale getirilmiştir.
Elde edilen performans artışları, dijital ikiz tabanlı simülasyon sonuçlarının fiziksel testlerle uyumlu olduğunu göstermiştir.

Optimizasyon Öncesi Geomtri

Optimizasyon SonrasıGeomtri