تحلیل عددی و تجربی الگوی نشتی در یک پمپ دنده‌ای دندانه خارجی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

پمپ دنده­ای از پرکاربردترین انواع پمپ­های دورانی و جابجایی مثبت است که به دلیل ساختار ساده، ابعاد کوچک و کارایی مطمئن، به‌صورت گسترده مورد استفاده قرار می­گیرد. این پمپ­ها برای تولید فشارهای بالا و یا اندازه­گیری دقیق دبی سیالات به­طور گسترده مورد استفاده قرار می­گیرند. علیرغم مزایای فراوان، نشتی زیاد سیال در فشار­های بالا، اصلی‌ترین نقطه‌ضعف این­گونه از پمپ­ها است؛ به همین دلیل مطالعه انواع نشتی، الگوی آن و راه‌های برطرف کردن آن، اهمیت به­سزایی در کاهش اتلاف انرژی در این گونه پمپ­ها دارد. در این تحقیق، یک پمپ دنده­ای دندانه خارجی به‌صورت عددی، تحلیلی و آزمایشگاهی مورد مطالعه قرارگرفته است. پارامترهای مهم عملکرد پمپ نظیر نشتی، بازدهی حجمی و توان مصرفی پمپ در اختلاف فشارهای مختلف از 2 تا 60 اتمسفر به‌صورت تجربی اندازه­گیری شده است. سپس شبیه­سازی دو­بعدی جریان توسط نرم­افزار تجاری Fluent انجام شده و میزان نشتی، بازدهی و توان پمپ به صورت عددی محاسبه و با داده­های آزمایشگاهی مقایسه شده است. با رعایت مقادیر دقیق لقی­ها، نتایج حل عددی پمپ با دقت مناسبی با نتایج آزمایشگاهی مطابقت دارد. نتایج نشان می­دهد که وجود لقی مرکزی با اندازه مناسب بین چرخ­دنده­های پمپ و نشتی ناشی از آن، نه‌تنها سبب افت کارایی پمپ نمی­شود، بلکه با تخلیه بخشی از روغن پرفشار حبس شده بین دندانه‌ها به ناحیه پرفشار خروجی، باعث افزایش بازدهی و دبی حجمی می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Merritt H. M., Hydraulic Control System, John Wiley & Sons, 1967.
[2] Karassik I. J., Pump handbook. McGraw-Hill, 1976.
[3] Manring N. D. and Kasaragadda S. B., The Theoretical Flow Ripple of an External Gear Pump, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 125,No. 3, p. 396, 2003.
[4] Jiang Y., Furmanczyk M., Lowry S., Zhang D. and Perng C., A Three Dimensional Design Tool for Crescent Oil Pump, SAE World Congress & Exhibition, 2008.
[5] K. A. B. Kumar, N., Performance Evaluation of Gear Pump by 2D Unsteady CFD Analysis, ASME Proceedings, 2013.
[6] Castilla R., Gamez-Montero P. J., Ertürk N., Vernet A., Coussirat M. and Codina E., Numerical simulation of turbulent flow in the suction chamber of a gearpump using deforming mesh and mesh replacement, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 52, No. 10, pp. 1334-1342, 2010.
[7] del Campo D., Castilla R., Raush G. A., Gamez Montero P. J. and Codina E., Numerical Analysis of External Gear Pumps Including Cavitation, Journal of Fluids Engineering, Vol. 134, No. 8, p. 081105, 2012.
[8] Castilla R., Gamez-Montero P. J., del Campo D., Raush G., Garcia-Vilchez M. and Codina E., Three-Dimensional Numerical Simulation of an External Gear Pump With Decompression Slot and Meshing Contact Point, Journal of Fluids Engineering, Vol. 137, No. 4, p. 041105, 2015.
[9] Ghazanfarian J. and Ghanbari D., Computational Fluid Dynamics Investigation of Turbulent Flow Inside a Rotary Double External Gear Pump, Journal of Fluids Engineering, vol. 137, no. 2, p. 021101, 2014.
[10] Houzeaux G. and Codina R., A finite element method for the solution of rotary pumps, Computers & Fluids, Vol. 36, No. 4, pp. 667-679, 2007.
[11] Strasser W., Investigation Of Gear Pump Mixing, ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, 2005.
[12] Standard for Verification and Validation in Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer, ASME Standards, 2009.
[13] ANSYS Fluent User's Guide, ANSYS Fluent Realease 15.0, 2013.
[14] ANSYS Fluent UDF Manual, ANSYS Fluent Realease 15.0, 2013.
[15] Kim H., Marie H. and Patil S., Two-Dimentional CFD Analysis of a Hydraulic Gear Pump, American Society for Engineering Education, 2007.
[16] Heisler A. S. and Moskwa J., The Design of Low-Inertia, High-Speed External Gear Pump/Motors for Hydrostatic Dynamometer Systems, SAE World Congress & Exhibition, 2009.