Investigation of cavitation properties of a mobile pumping unit

封面


如何引用文章

全文:

详细

BACKGROUND: In the introduction to the article, a review of publications on cavitation, vibration and noise in centrifugal pumps, including the issues of cavitation erosion of impellers, is carried out.

AIMS: Comparison of cavitation properties of a centrifugal pump of a mobile pumping unit with and without a pre-engineered screw by computational fluid dynamic (CFD) modeling.

METHODS: The calculation of the flow part of a pre-injected impeller stage is described and the CFD model of its hydrodynamic simulation is described. In the CFD model, Navier-Stokes equations averaged over the Reynolds number and the working fluid continuity equation were used. A two-phase fluid model was used to simulate cavitation.

RESULTS: The final results of the calculations carried out in the above models are presented. Calculations were obtained for a pump with impeller with and without an upstream stage (screw). For the impeller without a screw, the cavitation margin of 4.7 m was obtained, which is critical for such a pump. For a pump with an impeller with an upstream auger the cavitation margin is 1,7 m, that is much better and allows to show efficiency of such solution.

CONCLUSIONS: The requirement of hydrodynamic modeling for selection of optimal flow part of centrifugal pump to improve its cavitation characteristics is formulated.

作者简介

Dmitry Konshin

CNP Rus

Email: konmitya@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0002-3744-1224

Master, Specialist

俄罗斯联邦, Moscow

Evgeniy Konkeyev

OTKRITIE Bank (VTB Group)

Email: evgeniikonkeev@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-4518-8783

Master, Specialist

俄罗斯联邦, Moscow

Alexander Protopopov

Bauman Moscow State Technical University

编辑信件的主要联系方式.
Email: proforg6@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6069-7730
SPIN 代码: 4175-5118

Cand. Sci. (Phys.-Math.), Associate Professor of the Hydromechanics, Hydromachines and Hydro-Pneumoautomatics Department

俄罗斯联邦, Moscow

Alexey Petrov

Bauman Moscow State Technical University

Email: alex_i_petrov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8048-8170
SPIN 代码: 7172-0320

Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Hydromechanics, Hydromachines and Hydro-Pneumoautomatics Department

俄罗斯联邦, Moscow

参考

  1. Handal I, Tkachuk V, Petrovand A, et al. Traditional methods for the design of radial-axial hydraulic turbines with verification in CFD simulation. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;779(1):012002. doi: 10.1088/1757-899X/779/1/012002
  2. Petrov A, Sinitsyna A. Obtaining the maximum permissible gas content at the inlet to the ESP by computational fluid dynamics modeling. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;779(1):012006. doi: 10.1088/1757-899X/779/1/012006
  3. Teplov O, Lomakin V. Improving the performance of a centrifugal vane pump by installing vortex generators on the suction surfaces of blades. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;779(1):012012. doi: 10.1088/1757-899X/779/1/012012
  4. Kalinkin S, Petrov A. Investigation of the influence of the front end clearance on the parameters of a centrifugal pump with an open type impeller. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;779(1):012014. doi: 10.1088/1757-899X/779/1/012014
  5. Saprykina M, Lomakin V. The calculation of multiphase flows in flowing parts of centrifugal pump. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;779(1):012037. doi: 10.1088/1757-899X/779/1/012037
  6. Chaburko P, Kuznetsov A. Method for leakage measurement in the recirculation path of a hermetic pump. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;779(1):012039. doi: 10.1088/1757-899X/779/1/012039
  7. Lomakin V, Valiev T, Chaburko P. Application of optimization algorithms to improve the vibroacoustic characteristics of pumps. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;779(1):012044. doi: 10.1088/1757-899X/779/1/012044
  8. Aksenova E, Lomakin V, Cheremushkin V. Experimental study of cavitation resistance of restoring coatings. IOP Conference Series. Materials Science and Engineering. 2020;779(1):012045. doi: 10.1088/1757-899X/779/1/012045
  9. Kasatkin M, Petrov A. Hydrodynamic modeling of cavitation in a multistage centrifugal pump during its operation in the constant feed mode with a change in the rotor speed of the pump. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;779(1):012047. doi: 10.1088/1757-899X/779/1/012047
  10. Kang YZ, Feng C, Liu LZ, et al. Comparison of three kinds of sensors used to identify the incipient cavitation. Sensor Review. 2018;38(1):13–20. doi: 10.1108/SR-05-2017-0078
  11. Khoo MT, Venning JA, Pearce BW, et al. Nucleation effects on hydrofoil tip vortex cavitation. In: Proceedings of the 21st Australasian Fluid Mechanics Conference, AFMC 2018. Adelaide: Australasian Fluid Mechanics Society; 2018.
  12. Wan W, Liu B, Raza A. Numerical prediction and risk analysis of hydraulic cavitation damage in a high-speed-flow spillway. Shock and Vibration. 2018;2018(1). doi: 10.1155/2018/1817307
  13. Li H, Li S. Research on the cavitation in the pilot stage of flapper-nozzle hydraulic servovalve with fluid-strnctnre interaction. IET Conference Publications. 2018:783–786. doi: 10.1049/cp.2018.0106
  14. Bai F, Saalbach K, Wang L, et al. Investigation of impact loads caused by ultrasonic cavitation bubbles in small gaps // IEEE Access. 2018;6:64622–64629. doi: 10.1109/ACCESS.2018.2877799
  15. Tkachuk V, Navas H, Petrov A, et al. Hydrodynamic modelling of the impact of viscosity on the characteristics of a centrifugal pump. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019;589(1):012007. doi: 10.1088/1757-899X/589/1/012007
  16. Morozove E, Belov N, Cheremushkin V. Optimization of the radial chann of a centrifugal pump. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019;589:012008. doi: 10.1088/1757-899X/589/1/012008
  17. Martynyuk O, Petrov A. Optimization of the flow part of the pump for abrasive-containing liquids by hydrodynamic modeling methods. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;963(1):012005. doi: 10.1088/1757-899X/963/1/012005
  18. Isaev N, Valiev T, Morozova E, et al. Optimization of a radial guide device with a no-vane transfer channel. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019;589(1):012009. doi: 10.1088/1757-899X/589/1/012009
  19. Boyarshinova A, Lomakin V, Petrov A. Comparison of various simulation methods of a two-phase flow in a multiphase pump. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019;589(1):012028. doi: 10.1088/1757-899X/589/1/012014
  20. Saprykina M, Lomakin V. The evaluation of the effect of gas content on the characteristics of a Centrifugal Pump. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019;589(1):012017. doi: 10.1088/1757-899X/589/1/012017
  21. Protopopov A, Bondareva D. On the issue of starting-up overheating of electric motors of centrifugal pumps. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019;492(1):012002. doi: 10.1088/1757-899X/492/1/012002
  22. Petrov AI, Protopopov AA. Cavitation tests of a centrifugal pump: textbook. Moscow: Izd-vo MGTU im NE Baumana; 2022.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. 3D model of the auger.

下载 (90KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Calculation grid.

下载 (160KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Gas volume fraction. Distribution of the vapor phase at an inlet pressure of 50 kPa.

下载 (107KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Gas volume fraction. Distribution of the vapor phase at an inlet pressure of 40 kPa.

下载 (125KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Gas volume fraction. Distribution of the vapor phase at an inlet pressure of 20 kPa.

下载 (117KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Gas volume fraction. Distribution of the vapor phase at an inlet pressure of 12 kPa.

下载 (147KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Impeller with pre-engineered screw at atmospheric inlet pressure 101 kPa.

下载 (111KB)
索引源数据

版权所有 © Eco-Vector, 2023

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».