O, Hyeong-U;Yun, Ui-Su;Jeong, Myeong-Gyun;Ha, Jin-Su
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.22
no.1
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pp.70-78
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1998
The present study has tested semi-empirical loss models for a reliable performance prediction of mixed-flow pumps with four different specific speeds. In order to improve the predictive capabilities, this paper recommends a new internal loss model and a modified parasitic loss model. The prediction method presented here is also compared with that based on two-dimensional cascade theory. Predicted performance curves by the proposed set of loss models agree fairly well with experimental data for a variety of mixed-flow pumps in the normal operating range, but further studies considering 'droop-like' head performance characteristic due to flow reversal in mixed-flow impellers at low flow range near shut-off head are needed.
At present, in the case of pump fast optimization, there is a problem of rapid, accurate and effective prediction of cavitation performance. In "A Cavitation Performance Prediction Method for Pumps PART1-Proposal and Feasibility" [1], a new cavitation performance prediction method is proposed, and the feasibility of this method is demonstrated in combination with experiments of a mixed flow pump. However, whether this method is applicable to vane pumps with different specific speeds and whether the prediction results of this method are accurate is still worthy of further study. Combined with the experimental results, the research evaluates the sensitivity and accuracy at different flow rates. For a certain operating condition, the method has better sensitivity to different flow rates. This is suitable for multi-parameter multi-objective optimization of pump impeller. For the test mixed flow pump, the method is more accurate when the area ratios are 13.718% and 13.826%. The cavitation vortex flow is obtained through high-speed camera, and the correlation between cavitation flow structure and cavitation performance is established to provide more scientific support for cavitation performance prediction. The method is not only suitable for cavitation performance prediction of the mixed flow pump, but also can be expanded to cavitation performance prediction of blade type hydraulic machinery, which will solve the problem of rapid prediction of hydraulic machinery cavitation performance.
The hydraulic design optimization and performance analysis of mixed-flow pumps for waterjet marine vehicle propulsion has been carried out using mean streamline analysis and three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) code. In the present study, the conceptual design optimization has been formulated with a non-linear objective function to minimize the fluid dynamic losses, and then the commercial CFD code was incorporated to allow for detailed flow dynamic phenomena in the pump system. Newly designed mixed-flow model pump has been tested in the laboratory. Predicted performance curves by the CFD code agree very well with experimental data for a newly designed mixed-flow pump over the normal operating conditions. The design and prediction method presented herein can be used efficiently as a unified hydraulic design process of mired-flow pumps for waterjet marine vehicle propulsion.
EK pumps packed with particles inside capillaries are involved in the mixed electroosmotic flow and pressure driven flow. For analysis in the porous EK pumps, the volume-averaging technique is applied to derive the volume-averaged equations for momentum and electrical potential. By using the volume-averaged equations, analytical solutions for electric potential and velocity distribution due to the mixed electroosmotic and pressure driven flows are obtained. The present analysis is validated by comparison with numerical and experimental results for the case of microchannel EK pumps.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.9
no.3
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pp.256-264
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2016
To meet the demand of higher handling capacity, a mixed-flow submersible deep well pump was designed and tested. The main hydraulic components are made of plastics, which is free of erosion, light-weight, and environment-friendly. To simplify plastic molding process, and to improve productivity, an axial-radial guide vane was proposed. To clarify its effect on the performance, a radial guide vane and a space guide vane are developed as well. By comparison, the efficiency of the pump equipped with the axial-radial guide vane is higher than the radial guide vane and is lower than the space guide vane, and its high efficiency range is wide. The static pressure recovery of the axial guide vane is a bit lower than the space guide vane, but it is much larger than the radial guide vane. Taking the cost and molding complexity into consideration, the axial-radial guide vane is much economic, promoting its popularity for the moderate and high specific speed submersible deep well pumps.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.9
no.2
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pp.107-118
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2016
This paper focuses on the single stage and multistage performance characteristics of centrifugal mixed flow submersible borewell pump. This study reveals that the performance of single stage pump is higher than that of multistage pumps. The head, input power and efficiency of single stage pump are higher than the per stage head, per stage input power and efficiency of multistage pumps. This study is divided into three parts. In the first part, five prototype pumps were made in single stage and multistage construction and the performance tests were conducted. In the second part, numerical validation has been done for different turbulence models and grid sizes. k-Omega SST model has been selected for the performance simulation and was validated with the performance of the test pump with static pressure tappings. In the third part, single and three stage pump performance were simulated numerically and compared with experimental results. The detailed analysis of pressure and velocity distributions reveals the difference in performance of single and three stage pump, due to non-uniform flow and difference in averaged flow velocities at the subsequent impeller inlets except the 1st stage impeller inlet.
The hydraulic design optimization and performance analysis of mixed-flow pumps for waterjet marine vehicle propulsion has been carried out using mean streamline analysis and three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) code. In the present study the conceptual design optimization has been formulated with a non-linear objective function to minimize the fluid dynamic losses and then the commercial CFD code was incorporated to allow for detailed flow dynamic phenomena in the pump system. New designed mixed-flow model pump has been tested in the laboratory. Predicted performance curves by the CFD code agree very well with experimental data for a newly designed mixed-flow pump over the normal operating conditions. The design and prediction methods presented herein can be used efficiently as a unified hydraulic design process of mixed-flow pumps for waterjet marine vehicle propulsion.
A mixed-flow pump is largely applied for waterjet propulsion in high-speed vessels because of excellent cavitation performance. For the present study, we analyze the performance of mixed-flow pump, which is composed of impeller and stator. The test device for a mixed-flow pump was installed in the test section in the KRISO cavitation tunnel. The performance tests of two mixed-flow pumps were carried out with the test device at various flow rates using various nozzles. The test results agree fairly well with the predicted results by commercial CFD code. The test device is available for verification of impeller performance together with CFD analysis
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.
The AP1000 reactor coolant pump is a vertical shielded-mixed flow pump, is the most important coolant power supply and energy exchange equipment in nuclear reactor primary circuit system, whose steadystate and transient performance affect the safety of the whole nuclear island. Moreover, safety demonstration of reactor coolant pump is the most important step to judge whether it can be practiced, among which software simulation is the first step of theoretical verification. This paper mainly introduces the fluid-solid coupling simulation method applied to reactor coolant pump, studying the feasibility of simulation results based on workbench fluid-solid coupling technology. The study found that: for the unsteady calculations of the pure liquid media, the average head of the reactor coolant pump with bidirectional fluid-solid coupling decreases to a certain extent. And the coupling result is closer to the real experimental value. The large stress and deformation of rotor under different flow conditions are mainly distributed on impeller and idler, and the stress concentration mainly occurs at the junction of front cover plate and blade outlet. Among the factors that affect the dynamic stress change of rotor, the pressure load takes a dominant position.
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