Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của góc xoay cánh công tác lên đặc tính xâm thực và hiệu suất thủy lực của bơm hướng trục với ns cao (1000-1200 v/ph).

Năm2021

Lĩnh vựcCơ khí - Động lực

Ngôn ngữTiếng Việt, Tiếng Anh

Mô tả tài liệu

Tên luận án:

Nghiên cứu ảnh hưởng của góc xoay cánh công tác lên đặc tính xâm thực và hiệu suất thủy lực của bơm hướng trục với ns cao (1000-1200 v/ph)

Ngành:

(Không có thông tin ngành được cung cấp trong văn bản)

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của góc xoay cánh công tác lên đặc tính xâm thực và hiệu suất thủy lực của bơm hướng trục có số vòng quay đặc trưng cao (ns = 1000-1200 v/ph). Đề tài xuất phát từ nhu cầu cấp thiết về tưới tiêu và tiêu thoát lũ ngày càng tăng do biến đổi khí hậu, trong khi việc sử dụng bơm hướng trục ns cao mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể nhờ giảm chi phí đầu tư và vận hành, kích thước gọn nhẹ và độ bền cao, phù hợp với điều kiện địa hình thấp và trung bình của các tỉnh đồng bằng ven biển Việt Nam.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá mức độ ảnh hưởng của thông số góc xoay cánh đến hiệu suất và đặc tính xâm thực của bơm, từ đó đưa ra các khuyến cáo cần thiết cho việc tính toán thiết kế và lựa chọn bơm ns cao cho khai thác vận hành các trạm bơm lớn. Luận án có ý nghĩa khoa học trong việc xây dựng được đặc tính làm việc tổng hợp và không thứ nguyên cho dải bơm ns ≈ 1200 v/ph, bổ sung vào cơ sở khoa học về trường dòng chảy trong bơm hướng trục. Về mặt thực tiễn, mô hình bơm hướng trục ns = 1200 v/ph được chế tạo sẽ đáp ứng nhu cầu bơm nước tưới tiêu và các kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng để xây dựng quy trình vận hành tối ưu và tham khảo cho thiết kế.

Kết quả nghiên cứu cho thấy máy bơm hướng trục với bộ dẫn dòng được thiết kế có chất lượng thủy lực tốt và đạt hiệu suất tối đa khoảng 77.5% (với mô hình bánh công tác trụ). Luận án đã định lượng được mối quan hệ giữa góc xoay cánh với hiệu suất và đặc tính xâm thực của bơm. Cụ thể, khi xoay cánh về góc âm (-6° đến 0°), hiệu suất thay đổi tuyến tính với độ dốc nhỏ; khi xoay về góc dương (0° đến +6°), hiệu suất giảm đáng kể theo quy luật parabol. Tương tự, hệ số xâm thực tới hạn và hệ số xâm thực tại điểm tụt cột áp cũng biến thiên theo quy luật tuyến tính và parabol tương ứng với góc xoay cánh. Các đóng góp mới của luận án bao gồm việc cung cấp các kết quả nghiên cứu tin cậy về thủy lực dòng chảy, giải thích cơ chế hình thành và phát triển xâm thực, xây dựng đặc tính làm việc tổng hợp và các quy luật hàm số biểu diễn mối quan hệ giữa góc xoay cánh với đặc tính xâm thực và hiệu suất thủy lực của bơm.

Mục lục chi tiết:

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học của đề tài
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

4. Bố cục của Luận án

Chương 1. TỔNG QUAN

1.1. Bơm hướng trục và các vấn đề cần nghiên cứu

Về thiết kế
Về công nghệ
Về hiệu quả kinh tế - xã hội

1.2. Tổng quan các nghiên cứu về ảnh hưởng của góc xoay cánh đến đặc tính năng lượng và xâm thực trong bơm hướng trục.

1.3. Vấn đề nghiên cứu của luận án.

Vấn đề thủy lực
Vấn đề năng lượng
Vấn đề thiết kế thủy lực tối ưu

1.4. Nội dung cơ bản của luận án

1/ Nghiên cứu cơ sở tính toán lý thuyết
2/ Nghiên cứu thiết kế và lựa chọn mẫu bơm với ns cao và khảo sát đánh giá bằng mô phỏng
3/ Nghiên cứu ảnh hưởng của góc đặt cánh đến đặc tính xâm thực và hiệu suất của bơm hướng trục bằng mô phỏng
4/ Nghiên cứu thí nghiệm
5/ Kết luận và kiến nghị

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NC

2.1. Cơ sở lý thuyết

Cơ sở lý thuyết thiết kế cánh bơm hướng trục theo phương pháp Vôzonhexenski - Pékin.
Cơ sở lý thuyết để xây dựng đặc tính năng lượng và ảnh hưởng của góc xoay cánh
Cơ sở lý thuyết sự hình thành xâm thực trong bơm hướng trục và ảnh hưởng của góc xoay cánh đến đặc tính xâm thực

2.2. Phương pháp nghiên cứu.

Nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu trên mô hình toán.
Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình vật lý
Lựa chọn mô hình bơm cho nghiên cứu.

Chương 3. NGHIÊN CỨU BẰNG MÔ PHỎNG

3.1. Nghiên cứu thiết kế và lựa chọn mẫu bơm với ns cao và khảo sát đánh giá bằng mô phỏng

Lựa chọn thông số và thiết kế mẫu đặc trưng
Một số kết quả tính toán thiết kế
Mô hình và phương pháp tính toán mô phỏng

Xây dựng mô hình tính trên Solidworks và chia lưới.
Chọn mô hình tính toán và thiết lập điều kiện biên
Đánh giá sự hội tụ về mô hình lưới
Tiến hành giải và xuất kết quả

Phân tích kết quả mô phỏng

3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của góc xoay cánh đến đặc tính xâm thực và hiệu suất của bơm HT ns cao bằng mô phỏng

Mô hình tính và phương pháp tính toán

Xây dựng mô hình tính trên Solidworks và chia lưới.
Lựa chọn mô hình tính toán và thiết lập điều kiện biên:
Đánh giá sự hội tụ về mô hình lưới

Phân tích kết quả mô phỏng về sự phân bố của trường dòng chảy trong bơm tại điểm tối ưu của mô hình cánh cầu

Kết quả tính toán thông số làm việc tại điểm tối ưu
Các kết quả mô phỏng về trường dòng chảy trong bơm

Phân tích sự ảnh hưởng của góc đặt cánh tới trạng thái xâm thực và hiệu suất bơm

Khảo sát ảnh hưởng của góc xoay cánh tới đặc tính làm việc của bơm bằng mô phỏng số.
Dự báo các vùng bị xâm thực theo góc xoay cánh
Nhận xét và kết luận về kết quả mô phỏng.

Kết luận việc lựa chọn mẫu khảo sát đánh giá về góc xoay và đặc tính thủy lực

Chương 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

4.1. Chế tạo thiết bị và xây dựng mô hình thí nghiệm phục vụ nghiên cứu thực nghiệm

Chế tạo thiết bị
Lắp đặt bơm mô hình vào hệ thống thí nghiệm

4.2. Đo các thông số của máy bơm

Trình tự thí nghiệm

Chuẩn bị đo:
Đo các thông số

Tính toán xử lý số liệu
Xác định sai số đo

4.3. Thí nghiệm xây dựng đặc tính xâm thực, thủy lực và quan hệ hiệu suất với góc xoay cánh thay đổi

Kết quả thí nghiệm xây dựng đặc tính làm việc tại các góc xoay cánh khác nhau
Kết quả thí nghiệm xâm thực tại các góc xoay cánh khác nhau