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“Año del Diálogo y la Reconciliación Nacional” UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (UNIVERSIDAD DEL PERÚ, DECANA DE AMERICA) Fundada en 1551 FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS E.A.P. INGENIERÍA MECÁNICA DE FLUIDOS

FLUJO COMPRESIBLE TEMA CAVITACION EN BOMBAS CENTRIFUGAS Alumno

Código

Cáceres Aguirre Gianfranco

14130034

Nieto Castro, Wilfredo Emilio

14130218

Moreno Moreno Watson

14130051

Menacho Alvarado Alfonso

14130215

PROFESOR NAVARRO Fecha De Entrega: 24/11/2018

1. RESUMEN La cavitación es una de las anomalías de flujo de fluidos más desafiantes que llevan a efectos perjudiciales tanto en el comportamiento del flujo de la bomba centrífuga como en las características físicas. Las zonas más bajas de presión de las bombas centrífugas son las primeras víctimas de cavitación, donde la cavitación se manifiesta en forma de picaduras en las paredes sólidas internas de la bomba, acompañadas de ruido y vibraciones, lo que lleva a la degradación del rendimiento hidráulico de la bomba. En el presente artículo, se presenta una descripción general del rendimiento de la bomba centrífuga y los parámetros relacionados. Basado en el estudio de la literatura, se arrojó algo de luz sobre las características fundamentales de la cavitación; donde se discutieron brevemente diferentes aspectos relacionados con la cavitación en bombas centrífugas.

2. INTRODUCCIÓN La bomba centrífuga, como cualquier otra bomba dinámica, se utiliza para mover el fluido de un punto a otro en un sistema, simplemente agregándole impulso. Se compone principalmente de dos partes importantes que son: 1) El impulsor y 2) la carcasa de voluta. El fluido ingresa axialmente en el ojo del impulsor, donde se extiende radialmente hacia las áreas de flujo entre cuchillas, y se gira tangencialmente por el efecto de las paletas de los impulsores giratorios. El impulso del fluido aumenta mientras pasa entre las palas del impulsor que giran rápidamente, hasta que alcanza la zona de salida del impulsor, por lo que, a través de la voluta de la bomba en el lugar, la alta velocidad del fluido adquirida se convierte en un aumento de presión suficiente para superar la altura requerida. . El movimiento de rotación de las palas del impulsor crea continuamente el vacío en el ojo del impulsor, lo que resulta en una succión continua del fluido desde el tubo de entrada hacia el ojo del impulsor. En otras palabras, las bombas centrífugas agregan energía al fluido que fluye y se esfuerzan por llegar al punto de destino. La energía agregada es el resultado de la conversión de potencia de la potencia mecánica del eje impulsor impulsado por el motor a la potencia hidráulica del fluido. Debido a las diferentes pérdidas dentro o fuera de la bomba durante el proceso de transferencia de energía, como la fricción del disco, las pérdidas por choque, la mezcla, el cambio en la dirección del fluido, la separación, la pérdida de los cojinetes, la turbulencia y las pérdidas por fugas, la energía hidráulica adquirida por el fluido (agua). caballos de fuerza) es siempre más pequeño que la energía transmitida por el eje (caballos de fuerza de freno).

3. RESÚMENES DE LOS 16 ARTÍCULOS PDF 1 Un sistema de control para prevenir la cavitación de bombas centrífugas. Resumen: La cavitación es un fenómeno bien conocido que puede ocurrir, entre otras máquinas turbo, en las bombas centrífugas y puede provocar graves daños tanto en la bomba como en todo el sistema hidráulico. Hay situaciones en las que, en principio, la cavitación podría evitarse detectando la condición de cavitación incipiente y cambiando ligeramente el punto de trabajo de todo el sistema para alejarse de esa condición. En el presente documento se implementan dos estrategias de control de circuito cerrado simples, que actúan sobre la velocidad de rotación de la bomba y se alimentan de las mediciones de un conjunto de sensores inerciales. En particular, la investigación se centra en una bomba centrífuga normalmente empleada en sistemas hidráulicos. La bomba funciona en un banco de pruebas dedicado, donde se puede inducir la cavitación actuando sobre la presión de un reservorio. Tres acelerómetros están instalados en el cuerpo de la bomba a lo largo de tres ejes ortogonales. Se ha llevado a cabo un amplio conjunto de experimentos a diferentes caudales y se han considerado las características de varias señales tanto en el dominio del tiempo como en el dominio de la frecuencia como indicadores de cavitación incipiente. La cantidad de energía de la señal capturada por el acelerómetro en el componente ortogonal a la dirección del flujo, en la banda de 10 a 12.8 kHz, demostró ser efectiva para detectar la cavitación incipiente, al seleccionar un umbral adecuado (dependiente de la condición). Por lo tanto, se han diseñado dos controladores simples: el primero regula la velocidad de la bomba, para recuperarse de la cavitación, devolviendo el indicador al valor nominal, mientras que el segundo permite reducir la velocidad de rotación de la bomba cuando el detector de cavitación indica la cavitación incipiente y restablece la velocidad nominal cuando es posible. El último enfoque es bastante general, ya que el detector basado en el umbral puede ser sustituido por cualquier detector que proporcione una salida binaria. Se reportan resultados experimentales que demuestran la efectividad del enfoque.

PDF 2 Investigación de los efectos de la recirculación en el Formación de burbujas de vapor en centrífugas. Cuchillas de la bomba Resumen: -Cavitación en bombas se conoce como la formación de burbujas de vapor debido a la caída de presión y el colapso de estas burbujas. En algunas condiciones, se ha observado que la formación de burbujas se produce en el lado de presión de álabes de bombas centrífugas. En este estudio, la formación de burbujas en el lado de presión de las palas se ha investigado. El agua se utiliza en este estudio como las curvas de fluidos y de rendimiento fueron representados para diferentes velocidades de flujo en una velocidad aproximadamente constante. Los resultados muestran que cuando una bomba centrífuga trabaja en caudales bajos, es decir, un flujo secundario de recirculación empieza a empezar. En esta condición, la separación de los aumentos de flujo que provoca la formación de vórtice y la caída de presión local y, finalmente, la formación de burbujas de vapor aperturas

PDF3 Simulación numérica del flujo de cavitación en una bomba centrífuga como turbina. Resumen: En este estudio, el flujo de cavitación y el rendimiento de la cavitación se estudian empleando el método de dinámica de fluidos computacional en el modo de turbina de una bomba centrífuga con carga parcial, la mejor eficiencia y los puntos de sobrecarga. Los modelos de flujo se validan en el modo de bomba en condiciones de no invitación. Se obtienen las relaciones entre las variables de rendimiento y la altura de succión positiva neta disponible, y se extraen las correspondientes cabezas de succión positiva neta requeridas. Se ilustran los patrones de flujo, la ubicación y la forma de la cavidad; los perfiles de coeficiente de presión en las superficies de la cuchilla se clarifican y se comparan con los del modo de bomba en condiciones de cavitación no críticas y de cavitación. El rendimiento de la cavitación y el patrón de flujo, así como la forma de la cavidad en el modo de turbina, son distintivamente diferentes del modo de bomba. Se ha descubierto que el comportamiento de cavitación en el modo de turbina exhibe tres características notables: se requiere una cabeza de succión neta positiva neta menor y menos dependiente de la tasa de flujo, un flujo rotacional suprimido dependiente de la velocidad de flujo en el tubo de tiro, así como una rotación y Cuerda de cavitación extensible originada desde

el cono del impulsor. Los resultados y métodos pueden ser importantes y útiles para el diseño y selección de una bomba centrífuga como turbina.

PDF 4 Aumente la productividad de la bomba centrífuga por detección de fenómenos de cavitación Resumen: Las bombas centrífugas son ampliamente utilizadas en una variedad de aplicaciones. En muchas aplicaciones, el papel de la bomba centrífuga es crítico y el monitoreo de la condición es esencial. La cavitación dentro de la bomba puede causar efectos indeseables, como daños en el impulsor por picadura y erosión y deterioro del rendimiento hidráulico. La cavitación puede aparecer dentro de todo el rango de condiciones de operación, por lo tanto, debe evitarse por todos los medios. Para evitar la cavitación en una bomba, debe conocer el inicio y el desarrollo de la cavitación en la bomba. Para este propósito, la vibración y el ruido deben mantenerse dentro de ciertos límites. Si el estado mecánico de la bomba y su accionamiento son buenos, las condiciones de flujo están en orden y el punto de trabajo es admisible, estos límites pueden observarse sin dificultad. Las vibraciones más altas finalmente resultan en una vida útil reducida de los componentes debido al picado en el impulsor, las cargas cíclicas, la falla de los cojinetes, la distorsión de la base, etc. La técnica de análisis del espectro de vibraciones es el método más efectivo para mantener la operación segura y confiable de las bombas centrífugas.

PDF5 Cavitación en bombas centrífugas. Resumen: Con la introducción de la alta velocidad centrífuga o alta velocidad específica, el problema de la cavitación es de suma importancia. Como resultado, se han realizado estudios exhaustivos y trabajo experimental en este campo, principalmente en relación con turbinas hidráulicas y con dispositivos sin partes móviles. En este artículo se presenta el estado actual de su información sobre la cavitación, tal como se aplica a las bombas centrífugas estacionarias, con un método para determinar cavitación en las condiciones de separación a partir de consideraciones de velocidad. La diadema roja se ilustra con curvas y diagramas. Se deducen las leyes modelo según las leyes de aplicación aplicadas a la cavitación, en conjunto con sus limitaciones. Las relaciones teóricas de las condiciones de cavitación del gobierno permiten establecerme para evitar la cavitación, lo que ha sido confirmado por la experiencia

experimental. Se presenta un resumen de todas las conclusiones importantes de la extensa bibliografía reciente sobre el tema, y en conclusión se ofrece una explicación original de la naturaleza de las presiones locales altamente destructivas durante la acción de la cavitación y en casos de falla de metales por Fatiga en presencia de los líquidos.

PDF6 Efectos de la cavitación en bombas centrifugas Resumen: La cavitación es una de las anomalías de flujo de fluidos más desafiantes que llevan a efectos perjudiciales tanto en el comportamiento del flujo de la bomba centrífuga como en las características físicas. Las zonas más bajas de presión de las bombas centrífugas son las primeras víctimas de cavitación, donde la cavitación se manifiesta en forma de picaduras en las paredes sólidas internas de la bomba, acompañadas de ruido y vibraciones, lo que lleva a la degradación del rendimiento hidráulico de la bomba. En el presente artículo, se presenta una descripción general del rendimiento de la bomba centrífuga y los parámetros relacionados. Basado en el estudio de la literatura, se arrojó algo de luz sobre las características fundamentales de la cavitación; donde se discutieron brevemente diferentes aspectos relacionados con la cavitación en bombas centrífugas.

PDF 7 TECNOLOGÍA CFD EN BOMBAS CENTRÍFUGAS Resumen: Algunas de las funciones del CFD en bombas centrífugas. El análisis de flujo dentro de la bomba centrífuga es altamente complejo debido principalmente a la estructura de flujo 3D que involucra turbulencia, flujo secundario, cavitación e inestabilidad. En los últimos años, la creciente disponibilidad de recursos computacionales y el progreso en la precisión de los métodos numéricos trajeron métodos de dinámica de fluidos computacional (CFD). y también veremos un estudio de CFD de la interacción rotor-estator en una bomba centrífuga. Una bomba centrífuga con difusor, que trabaja en un diseño óptimo, se estudia mediante modelado numérico (CFD) para identificar y estudiar la posible amplificación de las fluctuaciones de presión dentro de la máquina (RSI). Los resultados numéricos anteriores, obtenidos en álabes aislados y cascadas de álabes fijos y móviles, se utilizan para validar / calibrar los modelos de turbulencia que se utilizarán, en comparación con los de las bases de datos experimentales.

PDF 8 DIAGNÓSTICO DE CAVITACIÓN EN BOMBAS CENTRÍFUGAS MEDIANTE TÉCNICAS ESPECTRALES NO INVASIVAS Resumen: En bombas centrífugas, el fenómeno de cavitación, deteriora el impulsor y los álabes, acortando su vida útil y aumentando los costos de mantenimiento y operación. En el presente trabajo, se propone una técnica no invasiva para diagnosticar este fenómeno hidrodinámico de la cavitación en tiempo real, a partir del análisis espectral de las corrientes estatóricas del motor de inducción que acciona el sistema. La técnica se centra en determinar la componente armónica que exhibe una relación directa con la evolución de la cavitación, específicamente en un rango comprendido entre la 12va a 25ta armónicas. Para demostrar la efectividad de la técnica propuesta, se utilizó un banco de pruebas que permite generar cavitación mediante la estrangulación de la válvula de baja presión que alimenta a la bomba centrifuga. Los resultados experimentales demuestran la efectividad de la técnica de análisis espectral de las corrientes del estator para diagnosticar la existencia de la cavitación. Asimismo, esta técnica tiene la ventaja de que prescinde de sensores mecánicos, y permite además la supervisión y monitoreo de las condiciones de operación de la bomba centrífuga PDF 9 OPTIMIZACIÓN DEL DISEÑO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS A TRAVÉS DE MODELOS DE BAJA FIDELIDAD Resumen: La optimización del diseño asistido por el modelo de bajas turbo máquinas ha reducido los costos computacionales y experimentales totales. Estos modelos se denominan modelos sustitutos que imitan los experimentos o simulaciones reales. Los modelos sustitutos pueden generar. Millas de resultados aproximados a unas pocas muestras, lo que facilita la localización de la solución óptima. Amplios artículos reportados Optimización del diseño asistido por sustitución de bombas centrífugas. En este artículo, los autores intentan dar una breve descripción de los sustitutos. Técnicas de optimización. Los diversos parámetros clave de diseño. que ha sido el rendimiento de la bomba centrífuga también se ha discutido. La eficacia de la optimización basada en el reemplazo Se ha discutido la técnica y las correspondientes métricas de rendimiento.

PDF 10 Efecto de la holgura lateral del impulsor semiabierto en el inicio de la cavitación de la bomba centrífuga Resumen: La cavitación en las bombas es la condición más grave en la que pueden funcionar las bombas centrífugas y está llevando a una pérdida en su rendimiento. En este documento, se ha investigado el efecto de la separación lateral de la bomba centrífuga semiabierta en el inicio de la cavitación de la bomba. La presión de la bomba de entrada se ha cambiado de 80 a 16 kPa y el espacio del lado de la bomba se ha cambiado de 1 mm a 3 mm a una velocidad de rotación de 1500 rpm.

Se ha demostrado que a medida que disminuía la presión de entrada total; la presión estática en el interior del impulsor se reduce mientras que la presión total en la dirección de la corriente se ha reducido, también la cabeza de la bomba es constante con la reducción de la presión de entrada total hasta que se alcanza la cavitación. La cabeza se reduce debido a la cavitación de inicio; la cabeza se reduce en el caso de un impulsor cerrado con un porcentaje del 1,5%, mientras que se reduce con un porcentaje del 0,5% para el espacio del lado de la bomba de 1 mm, ambos a una presión de 20 kPa. Los resultados también mostraron que el inicio de la cavitación en la bomba se había visto afectado y retrasado con el aumento del espacio del lado de la bomba; se ha observado que la cavitación ocurre a presiones aproximadas de 20 kPa para un espacio lateral de 1 mm, 18 kPa para espacios laterales de 2 mm y 16 kPa para 3 mm. PDF 11 VIBRACIÓN Y RUIDO EN BOMBAS CENTRÍFUGAS - FUENTES Y MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO Resumen: En cada bomba centrífuga, las fuerzas dinámicas de origen mecánico e hidráulico están presentes y, por lo tanto, es inevitable una cierta vibración y ruido. Para garantizar la seguridad de la bomba y los componentes asociados de la planta, la vibración y el ruido deben mantenerse dentro de ciertos límites. Si el estado mecánico de la bomba y su accionamiento son buenos, las condiciones de entrada están en orden y el punto de trabajo es admisible, estos límites pueden observarse sin dificultad. Las vibraciones más altas producen, en última instancia, una vida útil reducida de los componentes debido a las cargas cíclicas, una vida útil más baja de los cojinetes, la distorsión de la base, las fallas de sellado recurrentes, etc. De manera similar, el ruido tiene un gran

impacto en el entorno de trabajo y las condiciones de confort de un individuo. El diagnóstico exacto de las fuentes de vibración y ruido es muy difícil en las bombas centrífugas, ya que esto puede generarse debido al sistema o al equipo en sí. En este documento se ha intentado abordar algunas causas generales de ruido y vibraciones, su diagnóstico y soluciones en bombas centrífugas.

PDF 12 MODELADO Y SIMULACIÓN DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA CON MOTOR MONOFÁSICO EN SIMULINK Resumen: El artículo presenta el modelamiento y simulación de una bomba centrifuga impulsada por un motor de inducción monofásico con capacitor de arranque con el fin de observar y analizar el comportamiento dinámico de ella. Inicialmente el modelo se divide en dos grandes partes: la parte mecánica y el elemento hidráulico. Para representar el motor se utiliza el bloque de Simulink® “Single phase asynchronous machine” y el modelo hidráulico se deduce a partir de las ecuaciones del transporte de Reynolds. Al final del trabajo se cuenta con la posibilidad de visualizar las funciones de las variables más importantes, como lo son: torque eléctrico y de carga, velocidad angular, presión entregada y corriente consumida. PDF 13 Investigación numérica y experimental de flujos de cavitación en una bomba centrífuga multietapa. Resumen: El comportamiento de la cavitación es muy importante en las bombas para un funcionamiento prolongado. Sin embargo, existe una dificultad para predecir los fenómenos de cavitación de las bombas mediante la dinámica de fluidos computacional (CFD). Con el fin de determinar con precisión el comportamiento de la cavitación, una comparación entre el CFD y los datos experimentales es un proceso importante y esencial. El propósito de este estudio es analizar el comportamiento de la cavitación en bombas centrífugas de múltiples etapas numérica y experimentalmente. Para esta investigación se utilizó una configuración experimental para obtener resultados de rendimiento de cavitación. El método CFD se utilizó para investigar el rendimiento de la bomba centrífuga multietapa en condiciones de cavitación desarrolladas. Las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) fueron discretizadas por el método de volumen finito. El modelo de turbulencia SST de dos ecuaciones se adoptó para tener en cuenta los flujos turbulentos.

Los datos numéricos se validaron con datos experimentales y se logró una buena comparación de los resultados. Numéricamente, se obtuvieron rendimientos de cavitación para diferentes etapas de bombeo y los efectos sobre la cavitación se describieron de acuerdo con diferentes NPSH (cabeza de succión positiva neta). La aparición de cavitación también se describió de acuerdo con el NPSH3% en las líneas de caída de la cabeza y la fracción de volumen de vapor de agua en la pala del impulsor. La rápida caída en la cabeza abajo NPSH se capturó para diferentes condiciones de flujo. Se encontró que, para el rendimiento de una etapa a otra, los cambios de caída de la cabeza podrían estar relacionados con las pérdidas dentro de la bomba. También se demostró que los resultados de la simulación pueden representar verdaderamente el desarrollo de la cavitación de la hoja adjunta en el impulsor. PDF 14 Investigación de los efectos de la recirculación en la formación de burbujas de vapor en las hojas de bombas centrífugas Resumen: la cavitación en las bombas se conoce como la formación de burbujas de vapor debido a la caída de presión y el colapso de estas burbujas. En algunas condiciones, se ha observado que la formación de burbujas se produce en el lado de presión de las cuchillas de la bomba centrífuga. En este estudio, se ha investigado la formación de burbujas en el lado de presión de las cuchillas. El agua se utiliza en este estudio como fluido y rendimiento. Se representaron curvas para diferentes caudales en una velocidad aproximadamente constante. Los resultados muestran que cuando una bomba centrífuga funciona en caudales bajos, comienza a comenzar una recirculación, es decir, un flujo secundario. En esta condición, la separación de los aumentos de flujo provoca la formación de vórtices y la caída de presión local y, finalmente, comienza la formación de burbujas de vapor. PDF 15 Un experimento de enseñanza e investigación sobre el fenómeno de la cavitación en bombas centrífugas

La cavitación un fenómeno recurrente en las bombas centrífugas fundamentalmente. Es un proceso físico muy parecido a la ebullición, la diferencia consiste en que, en esta, la formación de burbujas se produce cerca de las superficies sólidas y es debido a una disminución de la presión dinámica por debajo de la presión de vapor del líquido en movimiento. Posteriormente cuando la presión vuelve a aumentar se produce la implosión de las burbujas que generan ondas de choques, que pueden dañar el impulsor de la bomba provocando pérdida de eficiencia. Para estudiar este fenómeno se ha construido una instalación experimental, consistente en un circuito hidráulico alimentado por una bomba centrífuga. Para medir la presión se utilizan

transductores piezoeléctricos y su registro con tarjetas de adquisición de datos de 14 y 16 bits de resolución. Se muestra como el surgimiento de la cavitación depende de variables como la temperatura del líquido, el gasto volumétrico y la altura de succión. Se presentan gráficas de la presión en función del tiempo, se muestran también datos de las vibraciones que ocurren al surgir la cavitación y algunas imágenes de la evolución de las burbujas dentro de las tuberías. Finalmente, se hace propuesta para lograr disminuir o eventualmente eliminar la cavitación o sus efectos. Se debe destacar que esta es una alternativa a los túneles de cavitación, que se ha construido con materiales que son fáciles de conseguir. PDF 16 DIAGNÓSTICO DE CAVITACIÓN EN BOMBAS CENTRÍFUGAS MEDIANTE TÉCNICAS ESPECTRALES NO INVASIVAS Resumen. En bombas centrifugas, el fenómeno de cavitación, deteriora el impulsor y los alabes, acortando su vida útil y aumentando los costos de mantenimiento y operación. En el presente trabajo, se propone una técnica no invasiva para diagnosticar este fenómeno hidrodinámico de la cavitación en tiempo real, a partir del análisis espectral de las corrientes estatóricas del motor de inducción que acciona el sistema. La técnica se centra en determinar la componente armónica que exhibe una relación directa con la evolución de la cavitación, específicamente en un rango comprendido entre la 12va a 25ta armónicas. Para demostrar la efectividad de la técnica propuesta, se utilizó un banco de pruebas que permite generar cavitación mediante la estrangulación de la válvula de baja presión que alimenta a la bomba centrifuga. Los resultados experimentales demuestran la efectividad de la técnica de análisis espectral de las corrientes del estator para diagnosticar la existencia de la cavitación. Asimismo, esta técnica tiene la ventaja de que prescinde de sensores mecánicos, y permite además la supervisión y monitoreo de las condiciones de operación de la bomba centrifuga.

4. ECUACIONES USADAS Ecuación de Rayleigh–Plesset Es una ecuación diferencial ordinaria que gobierna la mecánica de una burbuja de gas inmersa en un líquido infinito. Se suele escribir en su forma general como:

donde:  PB (t ) es la presión en el interior de la burbuja, asumiéndose que esta es lo bastante pequeña.  P (t ) es la presión externa en el fluido a una distancia infinita. 

L es la densidad del líquido que rodea a la burbuja, asumiéndose constante.

 

R(t) es el radio de la burbuja.  L es la viscosidad cinemática del fluido que rodea a la burbuja, considerándose constante. S es la tensión superficial de la burbuja.



Solución: No se conocen soluciones cerradas para la ecuación de Rayleigh–Plesset. Sin embargo, se pueden obtener fácilmente soluciones numéricas con la precisión que se desee. Mención expresa merece el caso de tensión superficial y viscosidad negligibles, para el que hay aproximaciones analíticas de orden elevado. Para el caso estático, en cambio, la ecuación se simplifica a la conocida como ecuación de Laplace-Young.

Cuando sólo hay variaciones infinitesimales en el radio y presión, la ecuación da como resultado la frecuencia natural de la burbuja, un valor de interés en los flujos con cavitación.

5. APORTE SIMULACIÓN EN ANSYS PARTE A: flujo monofásico 

Simularemos un impulsor con ocho álabes, no es necesario simular el impulsor completo. Ya que sólo con simular una parte del impulsor, el tiempo de simulación será menor.

  

Abrimos CFX Creamos el fluido (agua). Ingresamos la velocidad angular = -2500 rev / min (negativo según la regla de la mano derecha).



Cambiar el modelo de turbulencia a SST.



Crear condiciones de contorno: (boundary).  Inlet:700 000pa

 Outlet: 35 kg/s

 Rotation: las zonas seleccionadas tienen velocidad angular. 

Wall: SHROUD,BLADE, HUB.

SHROUD

HUB  Fixed:  Zona habilitada para la velocidad de la pared y selección de la pared giratoria contraria 

Boundary setting > wall



Seleccionamos la ubicación de los límites.

Static

Fam1_1_1

 

Boundary details (detalles de contorno) > habililtar wall velocity.

 Damos solución a la simulación y se observa la convergencia en 344 iteraciones.



Ingresar a resultados >default transform (para aumentar el número de alabes a 8 del impulsor y poder observar los resultados en su totalidad).



Ahora se podrá ver los parámetros de interés.

PARTE B: flujo bifásico   

  

Duplicamos la parte A para seguir con el análisis. Mantenemos muchas condiciones de características, solamente cambiaríamos algunos parámetros de contorno. Ahora es necesario crear vapor de agua y le damos una nueva velocidad angular: -2100 rev/min.

Habilitamos Enabled homogeneous model (modelo homogéneo). Habilitamos la opción de cavitation y por defecto nos solucionaría la ecuación de Rayleigh Plesset. Ingresamos la presión de saturación: 3170 Pa.

 En condiciones de contorno:  Inlet:  35 kg/s  Nos vamos a fracción de volumen: vapor 0 / agua 1 Esto nos dice que a la entrada solo es flujo monofásico (agua).

 Outlet:  Disminuir la presión de salida para generar la cavitación : 250000 Pa.

  

Ingresar a solución y esperar la convergencia como la parte A. Ingresar a resultados >default transform (para aumentar el número de alabes a 8 del impulsor y poder observar los resultados en su totalidad). Finalmente se podrán ver los parámetros buscados.

 RESULTADOS:  Parte A:  Se observa las líneas de corriente de las partículas de fluido: A la salida la velocidad incrementa considerablemente Velocidad mínima:1.53839 m/s Velocidad máxima:37.2002 m/s

 Se observa la presión absoluta el cual es mayor en la salida Presión mínima:668493 Pa Presión máxima: 1815500 Pa

 Parte B:  Se observa una caída de presión

 Se observa la fracción de vapor en el impulsor.

6. CONCLUSIONES:  En la salida del impulsor sin cavitación se observa que las partículas de fluido tiene altas velocidades.  En la entrada del impulsor es una zona de baja presión mientras que a la salida es de alta presión.  En el impulsor se produce un gradiente de presión favorable para producir energía de presión.  El fenómeno de cavitación se produce una caída de presión el cual disminuye la eficiencia de la bomba.