Numerical investigation of a centrifugal pump running in reverse mode

Abstract

Este artículo recoge un trabajo sobre la simulación de flujo tridimensional en una bomba centrífuga operando en modo inverso. Las simulaciones se realizaron con el código comercial Fluent utilizando cálculos de flujo no estacionario junto con una técnica de malla deslizante. Gracias a esto, fue posible tener en cuenta el efecto de las interacciones pala-lengua en el flujo local. Las predicciones numéricas se compararon con las características de rendimiento determinadas experimentalmente y también con la distribución de presión estática obtenida alrededor de la periferia del impulsor. Una vez validado, el modelo numérico se utilizó para estudiar el flujo global. Además, se estimó la fuerza radial total (componentes estacionarios y no estacionarios) sobre el impulsor para varios caudales. Se encontró que la fuerza radial no estacionaria (pico a pico) varió entre 24 y 54.3 por ciento del valor estacionario dentro del intervalo de flujo considerado. La amplitud de fuerza máxima se alcanzó cuando el borde de salida de una hoja (lado de presión) se ubicó 3° aguas abajo de la punta de la lengua.

This article reports a work on the three-dimensional flow simulation in a centrifugal pump operating in reverse mode. The simulations were carried out with the commercial code Fluent using unsteady flow calculations together with a sliding mesh technique. Hence, it was possible to account for the effect of blade–tongue interactions on the local flow. The numerical predictionswere compared with the experimentally determined performance characteristics and also with the static pressure distribution obtained around the periphery of the impeller.Once validated, the numerical model was used to investigate the global flow. Additionally, the total radial force (steady and unsteady components) on the impeller for a number of flowrates was estimated. It was found that the unsteady radial force (peak to peak) varied between 24 and 54.3 per cent of the steady value within the considered flow interval. The maximum force amplitude was reached when the trailing edge of one blade (pressure side) was located 3◦ downstream of the tongue tip.