Các máy bơm cánh quạt đôi là một trong những nguồn năng lượng cơ học phổ biến nhất trong các ngành công nghiệp khác nhau. Chúng được ước tính đóng góp khoảng 10% mức tiêu thụ năng lượng của thế giới. Máy bơm thường được sử dụng để di chuyển chất lỏng, như nước, dầu và khí đốt, và được sử dụng trong các loại hệ thống khác nhau. Trong bài báo này, nhóm tác giả đề xuất một khái niệm mới là sắp xếp lại các cánh quạt trong máy bơm ly tâm hút đôi để tăng hiệu suất của chúng. Sự đổi mới này có tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính.

Thiết kế cánh quạt mới bao gồm một bộ cánh quạt, đó là chéo vaned. Một số lợi ích đã được tìm thấy từ sự sắp xếp cánh cải tiến này, bao gồm giảm tải lưỡi, dẫn hướng dòng chảy tốt hơn ở đầu ra của bánh công tác và vận tốc hướng trục và hướng tâm hiệu quả hơn. Nó cũng tránh được sự bất ổn.

Hiệu suất của bánh công tác mới đã được đánh giá ở chế độ số và thử nghiệm. Những kết quả này cho thấy rằng cấu hình mới có thể cải thiện hiệu quả toàn cầu của máy bơm và có thể được trang bị thêm cho các cánh quạt hiện có. Ngoài ra, nó cũng có thể làm giảm hệ số trượt của máy bơm và giảm tác động đến môi trường.

Sử dụng cấu hình mới được đề xuất, các tác giả cũng đã nghiên cứu ảnh hưởng của góc so le đối với sự phân bố áp suất. Khi tăng góc so le, sự phân bố áp suất trở nên đồng đều hơn. Tương tự, một nhiễu loạn nhỏ giữa hai vùng áp suất cũng ảnh hưởng đến sự phân bố áp suất trong ống xoắn. Sự xáo trộn nhỏ này tạo ra hỗn hợp chất lỏng từ các bánh công tác khác nhau. Tuy nhiên, sự dao động áp suất được bù đắp bởi sự chồng chất của hai cánh quạt.

Ngoài cánh quạt mới lạ, các tác giả cũng đã phát triển một quy trình thiết kế mới. Bằng cách kết hợp mô hình tính toán 1-D với mô phỏng CFD, các tác giả đã phát triển một phương pháp mới để thiết kế máy bơm. Trong khi các thiết kế trước đây được thực hiện thông qua phân tích phần tử hữu hạn, quy trình mới này loại bỏ phỏng đoán ra khỏi phương trình bằng cách áp dụng trực tiếp mô hình tính toán vào cấu trúc của máy bơm.

Sử dụng mô hình RNG k-e, các tác giả có thể dự đoán chính xác dòng chảy luân chuyển trong các thành phần dòng chảy qua. Để nghiên cứu tác động của bánh công tác mới, các tác giả đã mô phỏng dòng chảy bên trong của máy bơm và nghiên cứu các trường vận tốc và áp suất ở đầu ra của bánh công tác. Trong số những thứ khác, các tác giả nhận thấy rằng đường kính của các cánh thủy lực có tác động đáng kể đến hiệu suất của máy bơm.

Một điều khác cần lưu ý là bánh công tác mới có hệ số đầu thấp hơn so với cấu hình back-to-back thông thường. Điều này là để giảm thiểu gian hàng. Các thông số động cơ sau đó được tối ưu hóa để tối đa hóa hiệu quả của máy bơm. Với mục đích này, vật liệu đóng gói mềm được sử dụng để tránh rò rỉ dọc theo trục.