Tesisat Dergisi 213. Sayı (Eylül 2013)

MAKALE 136 Tesisat Dergisi Say× 213 - Eylül 2013 olunca yok olur. Baloncuk çap×n×n izlediği bu yol ( ûekil 18 ) kavitasyon kovuğu boyutunu belirler. denklemlerini içermektedir. Farkl× emme özgül h×zlar×nda yap×lan hesaplamalar sonucunda ortaya ç×kan kavitasyon bölgelerinin şekli, yeri ve boyutundaki değişimler fiziksel olarak aç×klanabilir bulunmuştur. ûekil 20 ’de santrifüj pompa kanad×nda emme yüzeyi boyunca statik bas×nç dağ×l×m× kavitasyonlu ve kavitasyonsuz çözümler için verilmektedir. aras×nda bir ilişki kurulmuştur. ANN algoritmas× 60 adet örnekle beslenmiştir. Bu örnekleme ve- rilerinin miktar× hesaplamalardaki kesinliğin bir ölçüsü olduğundanmümkün olduğunca fazla tra- ining data gerekmektedir. Bunun sonucunda giriş değerleri ve sonuç verileri aras×ndamatematiksel bir ilişki kurulmaktad×r. ANN algoritmas× 3 farkl× pompa için koşulmuş ve bulunan NPSH değerleri deneysel sonuçlarla karş×laşt×r×lm׺t×r. İki durum için de ortaya ç×kan fark×n %2-5 mertebelerinde olduğu görülmüştür. Kavitasyonun h×zl× bir şekilde modellenmesine imkân veren yeni bir yöntemde ise [15] zamana bağl× tabaka kavitasyonunun s×n×r elemanlar yöntemi ile çözümü verilmiştir. Bu yöntemde konumsal iterasyon ad×mlar× ortadan kald×r×lm׺, bunun yerine anl×k kavitasyon kovuğu boyutlar×n× veren yeni bir yaklaş×m önerilmiştir. Algoritman×n performans× çeşitli kavitasyon ak׺lar×nda değişik geometrilerdeki kanatlar üzerinde düşükmertebeli frekanslarda zamana bağl× olarak hesaplanm׺t×r. Ortaya ç×kan sonuçlar konvensiyonel yöntemlerle karş×laşt×r×lm׺t×r. Kavitasyon kovuğu ve kald×rma katsay×lar× (C L ) doğrulukla hesaplanm׺t×r (max %7 fark ile). Kavitasyon kovuğunun ak׺la birleşim noktas× civar×ndaki bas×nç dağ×l×m×n×n modifikas- yonu için ise basit bir cebirsel ilişki kurulmuştur. Ticari CFD yaz×l×mlar× ile (ANSYS Fluent, CFX, Numeca, StarCD,vb..) çift fazl× kavitasyon he- saplar× endüstride geniş kullan×m alan× bulmak- tad×r. Bu hesaplamalar neticesinde pompaya ait karakteristik eğrilerden biri olan Q-NPSHr değeri hesaplanabilmekte ve bu karakteristikler firma kataloglar×nda kullan×m alan× bulabilmektedir. Yine pompa endüstrisinde faaliyet gösteren firmalar×ndan araşt×r×c×lar seçtikleri bir pompa üzerinde 3 farkl× ticari yaz×l×m ile (Fluent, Star CD, CFX) kavitasyon hesaplar× yapm׺lard×r [11] .Elde edilen NPSH-H karakteristikleri deney sonuçlar× ile karş×laşt×r×lm׺t×r ( ûekil 22 ). Sonuçlara bak×ld×ğ×nda basma yüksekliği karakteri en iyi Fluent yaz×l×m×yla hesaplanm׺ olmas×na ûekil 18. Kavitasyon kovuğunun boyutunu tahmin için kullan×lan baloncuk zarf× (tek fazl× çözümden) ûekil 20. Kanat emme yüzeyi, giriş kenar× d׺ çap×na yak×n bir bölgede oluşan yükleme ûekil 21. Kavitasyon kovuğu ve kanat emme yüze- yindeki hacimsel buhar-s×v× oranlar× 4. Kavitasyon kovuğu s×n×rlar× bas×nç dağ×l×m×- na göre iteratif olarak değiştirilerek, kovuk kontoru P=P v izobar×na eşit oluncaya dek modifiye edilir. 5. NPSH 3 değeri ise ampirik bağ×nt×lar yard×m×yla hesaplan×r. Kavitasyon kovuğu uzunluğunun kanat giriş ad×m×na (blade inlet pitch) eşit olduğu boyutta veya kavitasyonlu bölgenin boğaz kesitine ulaşt×ğ× büyüklükte kavitasyon NPSH 3 değerine ulaşm׺ kabul edilmektedir. Bu yaklaş×m 5 adet farkl× özgül h×za sahip çark üzerinde denenmiş ve özellikle NPSH i değeri için uygun sonuçlar üretilebilmiştir. Yine interface tracking metodu ile yap×lan bir çal׺mada [12] çark kanad×nda ortaya ç×kan bas×nç dağ×l×m×n- dan yola ç×karak kavitasyon kovuğu lokasyonu ve büyüklüğü hesaplanm׺t×r. 3.2.2. Çift Fazl× Ak×ü Modellemeye ile Ka- vitasyon Hesaplama (Interface Capturing) Yöntemleri İkinci yaklaş×m ise kavitasyonu CFD yaz×l×mlar× ile çift fazl× olarak modellemektir [10-24] .Tam kavitasyon modeli geliştirilmesi amac×yla 2002 y×l×nda yap×lan çal׺mada [10] bir buhar taş×n×m× denklemi türetilmiş ve türbülansl× NS denklem çözücüsüne adapte edilmiştir. Kabarc×k oluşu- munu ve lokal bas×nç alan× alt×ndaki zamana bağl× değişimini hesaplamak için kullan×lan formülasyon düşük mertebeli Rayleigh-Plesset ûekil 19. Bas×nç say×s× konturlar× ve kavitasyon kovuğu kal×nl×ğ× Bir başka çal׺mada potansiyel ak׺ çözücüleri için yaz×lm׺ k×smi kavitasyon kovuğu hesaplama algoritmas× bir NS çözücüsü içerisine adapte edilmiştir [16] . İlk etapta potansiyel ak׺ çözücü- sü ile hesaplanm׺ tabaka kavitasyonu bölgeleri mevcut bir kanat üzerine kayma s×n×r koşullar× alt×nda uygulanm׺ ve NS çözümleri yap×lm׺t×r. İkinci etapta VOF çift faz modeli aktive edilmiş ve kanat yüzeylerine su buhar× gönderilmiştir. H×z alan× potansiyel ak׺ çözücü ile çözülmüş- tür. Benzer sonuçlar ortaya ç×kmakla beraber kavitasyon kovuğu daha k×sa bir dilimde kapanm׺t×r. Son olarak model RANS çözücü- sünde koşulmuş, deneylerle uyumlu sonuçlara ulaş×lm׺t×r ( ûekil 21 ). 2009 y×l×nda yap×lan çal׺mada araşt×r×c×lar ya- pay sinir ağlar× yöntemi ile pompalar×n kavitasyon performans×n× hesaplam׺lard×r [13] . Bu amaçla MATLAB içerisindeki yapay sinir ağlar× araç kutular×ndan BP ve RBF kullan×lm׺t×r. ANN in iş- lerlik kazanabilmesi için kavitasyon performans× bilinen pompalar×n geometrik özellikleri ve NPSH