Formulação RANS aplicada ao escoamento monofásico e bifásico em uma bomba centrifuga

Abstract

Neste trabalho a formulação RANS é aplicada à simulação do escoaento turbulento no interior de bomba centrifuga, para ambos os esoamentos, mono e bi-fásico. O principal objetivo é determinar as curvas de potência e eficiencia da máquina para diferentes velocidades angulares, para ambos tipos de escoaento monofásico e bifásico. O caso é moldado pelo software Ansys CFX, adotando o modelo de turbulência k-ωSSTe o modelo Rayleigh-Plesset para crescimento de bolhas de cavitação. Na primeira etapa foram avaliadas as curvas de altura manométrica e rendimento para três diferentes rotações, 1250, 1500 e 2000 RPM, impondo fluxo mássico na entrada do domínio computacional. Para a simulação bifásica foram prescritos na entrada do domínio mistura de água/vapor a 25ºC, para analisar numericamente o comportamento das curvas de NPSH da máquina para diferentes rotações, através da imposição de fluxo mássico na entrada e pressão prescrita na saída. Como principais resultados a quantidade de vapor de água, no interior da máquina, aumentou om o aumento da rotação. O valor de NPSH requerido simulado foi comparado com as soluções disponíveis na literatura, através do fator de Thoma, . Apesar de um certo espalhamento dos dados o fator de Thoma mostrou-se na forma =C nq4/3, sendo C uma constante e nq a rotação espeífia da máquina.