Tesisat Dergisi 191. Sayı (Kasım 2011)

MAKALE 142 Tesisat Dergisi Say ı 191 - Kas ı m 2011 için ak ı ş daha büyük boyutlu sonlu elemanla- ra bölünerek upwind metoduyla çözülür. ‘High Resolution’ metodu türbülans analizlerinde gerçe ğ e daha yak ı n sonuçlar verir[11]. Bun- dan dolay ı kaba mesh ve upwind metoduyla aral ı klar incelendikten sonra ince mesh ve ‘High resolution’ metoduyla çözülerek ak ı ş ı n davran ı ş lar ı daha iyi anla ş ı l ı r. Ayr ı ca analizler- de çözüm zaman ı n ı azaltmak için önce kaba mesh upwind metoduyla çözülüp sonra ince mesh ve ‘High resolution’ çözümlerine ba ş lan- g ı ç durumu olarak verilebilir. Pompa modu analizlerde ilk ba ş larda olu ş an negatif bas ı nçlar kanat aç ı lar ı düzeltilerek ortadan kald ı r ı lm ı ş t ı r. Bunu yaparken tasar ı m gereksinimlerini elde etmek için her iki mod göz önüne al ı narak e ş zamanl ı ş ekilde aç ı lar düzenlenmi ş tir. Parametrik tasar ı m metodolojisinin pompa- türbin sistem tasar ı -m ı nda uygulanabilir oldu- ğ u görülmü ş tür. Ayr ı ca farkl ı tasar ı m alterna- tifleri bu sayede daha h ı zl ı ve kolay olarak hem Hesaplamal ı Ak ı ş kanlar Dinami ğ i hemde sonlu elemanlar analizi için uygu-lanabilir. Ancak bu bildiride yap ı sal konular ele al ı nmam ı ş t ı r. 3. Sonuçlar ve Tart ı ş malar Kanatlar ı n aç ı s ı düzenlenmeden önce ak ı ş kanad ı takip etmiyor ve meridyonel olarak ba- s ı nç konturlar ı nda kopukluklar oluyordu. Hatta baz ı noktalarda bu ak ı ş kopmalar ı ndan dolay ı bas ı nçta büyük de ğ i ş iklikler oluyordu. Merid- yonel konturlardan da görüldü ğ ü üzere tasa- r ı m sonunda pompa ve türbin modunun en iyi verim noktalar ı nda düzgün bir bas ı nç de ğ i ş imi gözlemlenmi ş tir. Bu çark ı n içerisinde ak ı ş ı n ı n düzgün oldu ğ unu göstermektedir ( Ş ekil 3, Ş e- kil 4 ). Ayr ı ca pompa-türbin çark ı içerisindeki ak ı ş tasar ı mla iyile ş tirildikten sonra türbin modunda difüzyonun düzgün sa ğ lanmas ı yla verim kayb ı azalt ı lm ı ş t ı r. Böylece her iki mod için de tasar ı m düzenlenmi ş tir. Kanat aç ı lar ı düzgün ayarlanmad ı ğ ı nda giri ş te veya profilin baz ı yerlerinde ak ı ş ı n kanat profilini takip etmedi ğ i gözlenmi ş tir. Daha sonra her iki modda da suyun giri ş lerde kopma olmadan gir- mesi ve kanat profilini suyun takip etmesini sa ğ - lamak için kanat aç ı lar ı düzenlenmi ş tir. İ lk ana- lizlerdeki suyun ak ı ş aç ı s ı ve kanat profil aç ı lar ı aras ı ndaki hizas ı zll ı k analizlerin sonuçlar ı dikkate al ı narak giderilmi ş tir. Bu sayede suyun kanat profilinden kopmalar ı da giderilmi ş tir. Sonuçlarda elde edilen çark kanad ı n ı n ortas ı ndaki h ı z vektör- leri Ş ekil 5 ’te verilmi ş tir. Ayr ı ca meridyonel olarak taç ve bilezi ğ e yak ı n yerlerde de ak ı ş a ş a ğ ı daki ş ekle benzer hareket etmektedir. Bu bildirideki tasar ı m gereksinimi olarak 9 ka- natl ı 500 kW gücünde bir pompa-türbin çark tasar ı m ı seçilmi ş tir. Bunu sa ğ layacak ş ekilde tasar ı m yap ı lm ı ş ve her iki mod için uygun tasa- r ı m düzenlenmi ş tir. Pompa ve türbin modundaki en verimli noktalardaki perfomas sonuçlar ı elde edilmi ş tir. Ansys CFX ile elde edilen performans de ğ erleri Tablo 4 ’te verilmi ş tir. Sonuçlar ı n elde edilmesinde çark ı n bir kanad ı etraf ı ndaki ak ı ş yakla ş ı k sonlu elemana ayr ı larak K-epsilon tür- bülans modeli ile çözülmü ş tür. Ş ekil 3. Türbin (a) ve Pompa (b) modunda meridyonel yüzeydeki kütle ortalamas ı na göre toplam bas ı nç da ğ ı l ı m ı . (a) (b) Ş ekil 4. Türbin (a) ve Pompa (b) modunda meridyonel yüzeydeki alan ortalamas ı na göre Cm vektörleri. (a) (b) Ş ekil 5. Türbin (a) ve Pompa (b) modunda kanad ı n orta noktas ı ndaki h ı z vektörleri. (a) (b) Tablo 4. Pompa ve Türbin Modundaki En Verimli Noktalardaki Pompa-Türbin Çark ı Performans Sonuçlar ı Türbin Modu Pompa Modu Birim Dönme H ı z ı (Devir say ı s ı ) -52.36 52.36 [radian s^-1] Hacimsel Debi 2.01 1.58 [m^3 s^-1] Dü ş ü (Hücum Kenar ı -Biti ş (Firar) Kenar ı ) 26.44 29.63 [m] Dü ş ü (Giri ş - Ç ı k ı ş ) 26.46 29.64 [m] Mil Gücü 504554 469743 [W] Toplam Çark Verimi (Giri ş - Ç ı k ı ş ) % 97.22 97.57 Ş ekil 6. Türbin (a) ve Pompa (b) modunda h ı z ak ı ş çizgileri. (a) (b) Türbin modunda çark tasar ı m ı yap ı l ı p sonra pompa modundaki sonuçlara göre tasar ı mda düzenlemeler yap ı labilir. Ayn ı ş ekilde önce pompa modundan da ba ş lan ı labilir. Bu düzen-