International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.4
no.3
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pp.317-323
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2011
Mini centrifugal pumps having a diameter smaller than 100mm are employed in many fields; automobile radiator pump, ventricular assist pump, cooling pump for electric devices and so on. Further, the needs for mini centrifugal pumps would become larger with the increase of the application of it for electrical machines. It is desirable that the mini centrifugal pump design be as simple as possible as precise manufacturing is required. But the design method for the mini centrifugal pump is not established because the internal flow condition for these small-sized fluid machines is not clarified and conventional theory is not suitable for small-sized pumps. Therefore, we started research on the mini centrifugal pump for the purpose of development of high performance mini centrifugal pumps with simple structure. Three types of rotors with different outlet angles are prepared for an experiment. The performance tests are conducted with these rotors in order to investigate the effect of the outlet angle on performance and internal flow condition of mini centrifugal pumps. In addition to that, the blade thickness is changed because blockage effect in the mini centrifugal pump becomes relatively larger than that of conventional pumps. On the other hand, a three dimensional steady numerical flow analysis is conducted with the commercial code (ANSYS-Fluent) to investigate the internal flow condition. It is clarified from the experimental results that head of the mini centrifugal pump increases according to the increase of the blade outlet angle and the decrease of the blade thickness. In the present paper, the performance of the mini centrifugal pump is shown and the internal flow condition is clarified with the results of the experiment and the numerical flow analysis. Furthermore, the effects of the blade outlet angle and the blade thickness on the performance are investigated and the internal flow of each type of rotor is clarified by the numerical analysis results.
Oh, Hyoung Woo;Chung, Myung Kyoon;Kim, Sang Chul;Yang, Keun Yung;Ha, Jin Soo
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.23
no.2
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pp.254-261
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1999
An optimal design code for centrifugal pumps has been developed to determine geometric and fluid dynamic variables under appropriate design constraints. The optimization problem has been formulated with a nonlinear objective function to minimize one, two or all of the fluid dynamic losses, the net positive suction head required and the product price of a pump stage depending on the weighting factors selected as the design compromise. The optimal solution Is obtained by means of the Hooke and Jeeves direct search method. The performance analysis Is based on the mean streamline analysis using the present state-of-the-art loss correlations. The optimized efficiency and design variables of centrifugal pumps are presented in this paper as a function of non-dimensional specific speed in the range, $0.5{\leq}N$, ${\leq}1.3$. The diagrams presented herein can be used efficiently in the preliminary design phase of centrifugal pumps.
Multi-stage pumps are the most popular pumps among various kinds of centrifugal pumps. Athorough review of different kinds of literature has led to the conclusion that there is a desperate need to increase the performance of the multi-stage centrifugal pump. Many investigators have put their efforts to increase the pump performance and also the work is being projected on various aspects of pump performance variables. To improve the multistage centrifugal pump performance by investigation, modification, and analysis many works of literature are available. For analysis, many researchers used the Navier-Stokes solver to create the three-dimensional unsteady turbulent flow numerical model with the standard k-ε turbulent equation. This paper mainly focuses on research related to the multi-stage centrifugal pump.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.5
no.6
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pp.103-110
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1997
A performance prediction method is presented for single(double) suction centrifugal pumps with a review of loss correlations given in the previous open literature. Most of the loss analyses mentioned in the present study are one dimensional and this paper investigates several modeling schemes and shows that a fairly good prediction can be achieved by a proper selection of the most important flow parameters resulting from a mean streamline analysis. Predictions of the trends of total head- capacity and pump efficiency-capacity curves agree well with the experimental data in almost the full range of operating conditions. The prediction method developed through this study can serve as a tool to ensure good matching between parts and it can assist the understanding of the operational characteristics of general purpose centrifugal pumps.
The purpose of this study is to understand the cavitation phenomena in centrifugal pumps through computational fluid dynamics method. NPSH characteristic curve is measured from different flow operating conditions. Steady state, liquid-vapor homogeneous method with two equations transport turbulence model is employed to estimate the NPSH curve in centrifugal pumps. The Rayleigh-Plesset cavitation model is adapted as source term for inter-phase mass transfer in order to understand cavitation phenomena in centrifugal pumps. The cavitation incipient curve is clearly estimated at different flows operating conditions. A relationship is made between cavitation incipient and NPSH curve. Also the effects on water vapor volume fraction and pressure load distributions on the impeller blade are also described.
In this study, the performance prediction programs for centrifugal pumps are developed. To estimate the losses in the centrifugal pump impellers, two-zone model and TEIS(two elements in series) model are applied to the program. The basic concept of two zone model considers the primary zone that is an isentropic core flow and the secondary zone that is non-isentropic region at the impeller exit. The flows through two different zones mixed out at the impeller exit and the mixing process occurs with an increase in entropy, a decrease in total pressure. The level of the core flow diffusion in a impeller was calculated using TEIS(two elements in series) model. The effects of various parameters which are used in this program on the prediction of head and efficiency are discussed. The correlation curves to select the effectiveness of the primitive TEIS model were suggested according to the specific speed of the centrifugal pumps.
In this study, the performance prediction programs for centrifugal pumps are developed. To estimate the losses in the centrifugal pump impellers, a two-zone model and TEIS(two elements in series) model are applied to the program. The basic concept of a two zone model considers the primary zone that is an isentropic core flow and the secondary zone that has a non-isentropic region at the impeller exit. The flow goes through two different zones and is mixed out at the impeller exit and the mixing process occurs with an increase in entropy, a decrease in total pressure. The level of the core flow diffusion in an impeller was calculated using TEIS(two elements in series) model. The effects of various parameters which are used in this program on the prediction of head and efficiency are discussed. The correlation curves used to select the effectiveness of the primitive TEIS model were suggested according to the specific speed of the centrifugal pumps.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.18
no.3
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pp.43-51
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1994
The design technique of turbo pumps has been developed due to an increasing demand from related industrial fields. But infant stage of turbomachinery in the domestic industry needs more fundamental design method. Among various types of pumps, centrifugal pump was chosen because of its wide industrial application. It is difficult to decide the correct specification of centrifugal impeller, because of its complex flow analysis at the inlet, passage and outlet. This study is limited on the impeller blade design and its related performance analysis.
Liang Dong ;Zeyu Chen;Runan Hua;Siyuan Hu ;Chuanhan Fan ;xingxin Xiao
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.3
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pp.827-838
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2023
Centrifugal pump is a key part of nuclear power plant systems, and its health status is critical to the safety and reliability of nuclear power plants. Therefore, fault diagnosis is required for centrifugal pump. Traditional fault diagnosis methods have difficulty extracting fault features from nonlinear and non-stationary signals, resulting in low diagnostic accuracy. In this paper, a new fault diagnosis method is proposed based on the improved particle swarm optimization (IPSO) algorithm-based variational modal decomposition (VMD) and relevance vector machine (RVM). Firstly, a simulation test bench for rotor faults is built, in which vibration displacement signals of the rotor are also collected by eddy current sensors. Then, the improved particle swarm algorithm is used to optimize the VMD to achieve adaptive decomposition of vibration displacement signals. Meanwhile, a screening criterion based on the minimum Kullback-Leibler (K-L) divergence value is established to extract the primary intrinsic modal function (IMF) component. Eventually, the factors are obtained from the primary IMF component to form a fault feature vector, and fault patterns are recognized using the RVM model. The results show that the extraction of the fault information and fault diagnosis classification have been improved, and the average accuracy could reach 97.87%.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.29
no.7
s.238
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pp.784-794
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2005
In the very low specific speed range ($n_s=0.24$ < 0.25, non-dimensional), the efficiency of centrifugal pump designed by a conventional method is very low in common. Therefore, positive-displacement pumps have long been used widely. Recently, since the centrifugal pumps are becoming higher in rotational speed and smaller in size, there expects to develop a new centrifugal pump with a high performance to replace the positive-displacement pumps. The purpose of this study is to investigate the internal flow characteristics of a very low specific speed centrifugal pump and to examine the effect of internal flow pattern on pump performance. The results show that the theoretical head definition of semi-open impeller should be revised by the consideration of high slip factor in the semi-open impeller, and the leakage flow through the tip clearance results in a large effect on the impeller internal flow. Strong reverse flow at the outlet of semi-open impeller reduces the absolute tangential velocity considerably, and the decreased absolute tangential velocity increasese the slip factor with the reduction of theoretical head.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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