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)

vào nguồn phát sinh và điều khiển cơ khí nó được gọi là xâm thực dạng tấm, xâm thực dạng bọt hoặc xâm thực mây.
Một họ khác xét đến xâm thực xuất hiện trong cấu trúc rối của dòng, bao gồm xâm thực xoáy đỉnh, xâm thực xoáy bầu, xâm thực xoáy thân (hull vortex cavitation) và xâm thực khe (gap cavitation) (cho chân vịt trong ống đạo lưu).
Sự biến đổi của xâm thực trong một vòng quay chân vịt là nguyên nhân do chân vịt nằm trong sự thay đổi vận tốc dòng chảy xuất hiện do vệt nước sau tàu và độ nghiêng của trục và do thay đổi cột áp tĩnh.
Hình 2.16: Các dạng xâm thực xẩy ra trên chân vịt tàu thủy
Xâm thực dạng tấm:
Xâm thực này thường ở mép vào của cánh chân vịt trên mặt hút. Nó xuất hiện khi các vùng hút lớn tạo thành gần mép vào của cánh. Điểm tách xâm thực xảy ra khi dòng phân chia làm tăng góc tới hoặc giảm áp suất bao quanh khi đó xâm thực lớn dần theo hướng dây cung và sải cánh. Thông thường nó xuất hiện với một lớp màng mỏng và trơn trong dòng chảy tầng. Nếu xâm thực xuất hiện ở gần bề mặt cánh thì được gọi là xâm thực riêng phần (xâm thực cục bộ) và nếu gần vùng sau mép ra của cánh thì được gọi là siêu xâm thực (Arakeri, 1975, Van de Meulen, 1980, Shen & Peterson, 1980, Yamaguchi & Kato, 1983 và Franc & Michel, 1985).
Hinh 2.17: Xâm thực riêng phần	Hình 2.18: Siêu xâm thực
Hình 2.19: Xâm thực dạng tấm	Hình 2.20: Xâm thực dạng bọt.
Xâm thực dạng bọt:
Xâm thực dạng bọt xảy ra khi vùng áp suất thấp xuất hiện ở trong miền giữa dây cung của cánh. Thường thường gradien áp suất thấp xuất hiện không lớn trên các miền này và do đó xâm thực dạng hơi có xu hướng xuất hiện ở dòng không bị phân tách. Nó xuất hiện thành những bóng hơi riêng biệt, thời gian phát triển đến một kích thước lớn dần và nhanh chóng khi nó di chuyển trên bề mặt cánh (Morozov, 1969, Kodama và cộng sự, 1979, Meyer và cộng sự, 1992, và Lebreuilly và cộng sự, 1998).
Xâm thực dạng mây:
Thông thường các lớp xâm thực ổn định ở thời gian ban đầu. Tuy nhiên theo một số báo cáo thường sẽ có thời điểm ban đầu trong dòng theo của lớp xâm thực, nó sẽ xẹp đi ở miền phía sau. Sự xảy ra quá trình tạo nối tiếp rồi phá vỡ mà tia ngược là nguyên nhân gây ra tạo các phần tử chính của xâm thực dạng hạt. Trong các điều kiện ít thuận lợi thì sự phá vỡ trên là bất qui tắc sẽ xảy ra và chỉ có phần xâm thực tạo thành hạt, do vị trí tia ngược đó chạm phải bề mặt xâm thực bị thay đổi.
Hình 2.21: Xâm thực dạng mây trên cánh thủy động
Xâm thực dạng xoáy:
Các dạng xoáy của xâm thực thường xảy ra trong vùng có áp suất thấp tại mép ra từ chân cho đến đỉnh cánh. Xoáy ở chân cánh tạo ra từ các hạt xoáy làm tăng xoáy dọc trục dưới ảnh hưởng của độ côn của củ chân vịt. Xâm thực xảy ra ở bên trong lõi những xoáy rất mạnh. Xâm thực dạng xoáy ở đầu cánh cũng được xem xét tại một vài điểm ở dưới đầu cánh chân vịt hoặc nó sẽ bám vào cánh. Sự tồn tại của cả xoáy ở đầu cánh và xâm thực dạng tấm thường xuyên xảy ra dẫn đến một trường hợp xảy ra đối với chân vịt: Xâm thực cục bộ sẽ phát triển thành xâm thực xoáy đầu cánh. Với chân vịt có độ xoắn lớn thì điểm tách của các xoáy đầu cánh đó sẽ di chuyển dọc theo từ mép cánh vào tới bán kính nhỏ hơn, gây ra dạng xâm thực xoáy vào mép cánh.
Hình 2.22: Xâm thực xoáy chân vịt tàu thủy
Việc đo vận tốc trong một xoáy đỉnh (Fruman và cộng sự, 1992) đã chỉ ra rằng vận tốc tiếp tuyến của xoáy không xâm thực có thể đạt tới 1.5 lần tốc độ của dòng chảy ổn định cho một lõi nhớt đường kính nhỏ hơn 0.02 m. Vận tốc hướng trục trong xoáy có thể gấp hai lần vận tốc dòng ổn định cho số Reynold cao và bằng một nửa tốc độ dòng ổn định cho số Reynold thấp hơn.
Những hiện tượng đó dẫn đến một dòng xoáy đỉnh phức tạp. Xoáy xâm thực tương ứng với sự bốc hơi của lõi xoáy. Một xoáy xâm thực có thể trông giống một sợi dây thừng xoắn hoặc một dải ruy băng xoắn. Khi xâm thực tấm và xâm thực xoáy cùng xuất hiện trên cánh, nó thường sẽ rất khó để phân biệt giữa hai loại.
Dạng xâm thực thông thường nhất của chân vịt và cánh thủy động là dạng xâm thực xoáy tấm và xâm thực xoáy đầu cánh. Một chân vịt mà hoạt động sau thân tàu trong trường của dòng theo thì sẽ sinh ra các điều kiện mà thường khó kéo theo xâm thực dạng tấm với một khoảng thời gian nhất định trong quá trình chân vịt quay. Trong nhiều trường hợp dòng theo thường có một thành phần vận tốc dọc trục gần vị trí đỉnh trên trong mặt phẳng quay của chân vịt làm thay đổi tải trọng của cánh chân vịt. Điều này sẽ kéo theo sự xuất hiện xâm thực dạng tấm, xâm thực cục bộ hoặc siêu xâm thực cùng với xoáy đầu cánh mà có gây ra xâm thực. Nếu sự giảm vận tốc xảy ra tại vị trí trên của chân vịt sẽ xảy ra sự co lại và sự xẹp đi của xâm thực. Kết quả là sự ăn mòn, tiếng ồn, dao động áp suất và sự rung lắc sẽ nảy sinh, điều quan trọng là phải dự đoán được các hiện tượng xảy ra để có thể điều khiển được nó.
Ảnh hưởng của góc xoay cánh đến đặc tính xâm thực trong bơm hướng trục
Đánh giá sơ bộ giá trị của hệ số xâm thực của bánh công tác trong quá trình tính toán bơm có một ý nghĩa lớn.
Đại lượng tới hạn của hệ số xâm thực được xác định từ công thức (nguồn [1]):
o gh =
(w2 - u2)
max
2gH
(2-46)
Như vậy, ở cánh bánh công tác loại hướng trục, để đánh giá chất lượng xâm thực chỉ cần xác định giá trị lớn nhất của vận tốc tương đối.
o	(w2
- u2)
gh =
 	max	
2gH
(2-47)
Nếu tính toán thuỷ động của các cánh được tiến hành theo phương pháp Lexokhin, thì khi tính toán sẽ có được sự phân bố vận tốc theo dọc các profil của lưới
cánh và có thể tính giá trị
o gh . Nhiều công trình nghiên cứu bằng thực nghiệm đã
được tiến hành ở phòng thí nghiệm máy thuỷ lực của trường Đại học bách khoa Leningrat (nay là Xanhpetecpua) đối với bơm và ở phòng thí nghiệm của nhà máy kim khí Leningrat đối với tua bin, đã cho thấy số liệu nhận được bằng thí nghiệm hoàn toàn trùng với các giá trị tính toán s gh .
Tuy nhiên, phương pháp tính toán lưới cánh có độ dày hữu hạn rất phức tạp chỉ sử dụng trong trường hợp cần thiết. Thông thường, sử dụng phương pháp tính lưới các cung mỏng là đủ thoả mãn, nhưng phương pháp này lại không có khả năng xác định sự phân bố vận tốc của profil thực. Trong trường hợp ấy, cần phải biết đánh giá gần đúng chất lượng xâm thực có thể có ở cánh bánh công tác (nguồn [1]).
Đối với cánh bánh công tác của bơm hướng trục có mật độ dãy cánh L/T ở ngoài không lớn hơn 1,0 ¸ 1,1, thì có thể đánh giá một cách đơn giản chất lượng xâm thực theo các đường đặc tính hình học chính của profil, tức là theo độ cong và chiều dày lớn nhất.
Trị số vận tốc lớn nhất trên mặt profil chảy bao bởi dòng chảy không có góc tới, nếu như đường nhân của nó là cung tròn sẽ bằng:
wmax = mw¥ = (1+b
) (1+ 4 . d max
) w¥	(2-48)
Trong đó:
0	p	L
b 0 : Góc đặc trưng cho độ cong của đường nhân
d max : Độ dày lớn nhất của profil.
Công thức (2-35) có thể mở rộng dùng lưới profil có L/T < (1,0 - 1,1). Điều đó đã được kiểm tra bằng thực nghiệm trong phòng thí nghiệm máy thuỷ lực của Trường Đại học bách khoa Leningrat. Việc kiểm tra đã chứng minh sự phù hợp giữa các giá
trị s gh
của thực nghiệm và tính toán theo công thức (2-45) và (2-46) ngay cả khi có
góc tới dưới 1,5o¸2,0o. Tiếp tục tăng góc tới sẽ làm tăng nhanh giá trị s gh so với cách tính toán đã được giới thiệu.
Thông thường chất lượng xâm thực được xác định bởi đặc tính của các tiết diện cánh ở ngoài biên. Các tiết diện này thường là những lưới không dày lắm của các profil mỏng cong ít.
Trong trường hợp này có thể lấy gần đúng.
Cy = pb.	(2-49)
Đại lượng cột nước có thể biểu thị bằng hệ số lực nâng theo công thức	của
A.A.Lomakin (nguồn [1]).
U .C	Lw2 Sin (b + l )
H =	ybx	¥	¥
(2-50)
2.g.T.n z .Cosl
Thành phần hướng trục của vận tốc từ công thức:
V =	4Q
= 4nDKQ
(2-51)
d )
z	p D2 (1- 2	p (1- d 2 )
Vận tốc tương đối trung bình hình học trong lưới theo công thức:
¥
W = nD(p - gKH ).
2phtl
1
Cosb¥
(2-52)
Từ công thức (2-47), (2-468), (2-49), (2-50), (2-51) và (2-52) thấy rằng trị số của hệ số xâm thực là hàm số:
o gh = f(D ; d ; b¥ ; l ;
L ; n ; KH ; KQ)	(2-53)
T
Tuy nhiên trong trường hợp gần đúng, có thể đưa sự phụ thuộc ấy về hai thông số KH và L/T và sau khi sử dụng quan hệ L/T=f(KH) cho trên hình 2-2 có thể đưa về một thông số KH (nguồn [1]).
-
Góc b¥ phụ thuộc vào ba đại lượng KQ , d, KH theo công thức:
tgb¥ =

p (1 -
4KQ
d 2 )(p -

g
2phtl

KH )
(2-54)
Đối với bơm hướng trục thì :
KQ = 0,4 ¸ 0,5
d = 0,4 ¸ 0,6
KH = 0,04 ¸ 0,22.
Đại lượng thứ nhất KQ và thứ hai d thay đổi khoảng 25 ¸ 50% còn hệ số KH thay
đổi khoảng 400%.
Phân tích những giá trị có thể của góc b¥ (đối với tiết diện ở ngoài biên cánh) theo
công thức (2-54) có thể lấy giá trị trung bình:
(b¥)tb » 20o khi KH = 0,22 – 0,15; (b¥) tb » 23o khi KH = 0,09 – 0,08;
và (b¥)tb » 26o khi KH = 0,055 – 0,045.
Đưa các biểu thức (2-48), (2-49), (2-50), (2-51), (2-52) và giá trị trung bình của
góc b¥ vào công thức (2-47) ta được liên hệ:
o gh = f(L/T; KH).
Khi đó, đối với khu vực trung bình của KH, công thức này có dạng.
0, 0555	T
æ T ö2
K
s gh =
H
+ 0, 7351 L + 0, 2419KH ç L ÷
(2-55)
è	ø
Đối với các khu vực còn lại công thức cũng tương tự như thế.
Đáp số nhận được bằng tính toán theo công thức (2- 55) phải là các đáp số của một quan hệ liên tục s gh (KH).
Trên hình 2-24 cho đường cong tương ứng nhận được bằng cách liên hợp các đáp số riêng biệt. Đồ thị này cho phép đánh giá chất lượng xâm thực dự đoán của bơm đang thiết kế nếu như mật độ dãy cánh chọn theo đường cong (L/T)D . Chất lượng xâm thực
của bơm có thể tốt hơn, so với dự đoán theo đường cong s gh
so với chọn theo đồ thị.
nếu (L/T)D lấy lớn hơn
Với một bơm cụ thể, chúng ta đã có giá trị L/T cho các tiết diện. từ công thức (2-
55) có thể thấy s gh chỉ còn phụ thuộc vào KH. Trong trường hợp xoay cánh với một
góc Da nào đó, giá trị KH sẽ thay đổi dẫn tới giá trị s gh thay đổi theo.
Chất lượng xâm thực của cánh bánh công tác có thể bị giới hạn không chỉ bằng tiết diện ở ngoài biên. Do vậy, chất lượng xâm thực của các tiết diện khác cũng cần được đánh giá theo công thức (2- 47) và (2- 48).
Kết luận cuối cùng về chất lượng của cánh bánh công tác phụ thuộc vào kết quả của các thí nghiệm tương ứng trong phòng thí nghiệm.
σth
4
(l/t)min
1.4
3.5
1.2
(l/t)min
σth
3
1
2.5
0.8
2
0.6
1.5
0.4
1
0.2
0.5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0
(KH)tu 0.3
D	Htu
Hình 2-23. Đồ thị quan hệ (L/T)	=f(K	)và
Phương pháp nghiên cứu.
sth = f (KHtu ) (nguồn [1])
Phương pháp nghiên cứu của luận án là kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết với thí nghiệm trên mô hình toán bằng phần mềm mô phỏng Ansys CFX và nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình vật lý tại giá thí nghiệm bơm hệ kín của Phòng Thí nghiệm Viện Bơm và Thiết bị thủy lợi. Dựa vào kết quả mô phỏng để hiệu chỉnh và tối ưu hóa thiết kế, sau đó mới tiến hành thực nghiệm. Toàn bộ các kết quả thí nghiệm được tổng hợp, phân tích. Trên cơ sở đánh giá các sai số thí nghiệm, tiến hành xử lý các kết quả thí nghiệm, kiểm chứng kết quả mô phỏng so với thực nghiệm. Từ đó rút ra các nhận xét và kết luận quan trọng.
Nghiên cứu lý thuyết
Việc nghiên cứu các mẫu cánh có hiệu suất cao với ns lớn hơn 1000v/ph là nhu cầu quan trọng trong việc phát triển các loại bơm tiêu có kích thước gọn, có tính cơ động cao trong khai thác vận hành. Ngoài ra, việc ra đời các loại gam bơm có ns lớn hơn 1000v/ph sẽ là cơ sở quan trọng để cải tiến kết cấu cả phần bơm, động cơ và công trình nhằm giảm giá thành, có tính cạnh tranh cao trong cơ chế thị trường. Về khoa học, là cơ sở ban đầu để các nhà khoa học tiếp tục khai thác các vấn đề mang ý nghĩa thực tiễn mà các nghiên cứu cũ chưa đáp ứng được.
Trong các phương pháp thiết kế cánh bơm hướng trục, tác giả luận án chọn và sử dụng phương pháp Vonznhexenski - Pekin để thiết kế cánh mẫu thử nghiệm cho bơm mô hình. Đây là phương pháp có độ phức tạp ở mức trung bình, được dùng phổ biến trong ngành chế tạo bơm. Trong nhiều năm nghiên cứu các loại bơm hướng trục có cột nước thấp và ns cao, tác giả nhận thấy rằng các bơm tính toán theo phương pháp này đều có chất lượng thuỷ lực tốt. Đây cũng là điều được đúc rút từ thực tế chế tạo bơm ở Liên Xô cũ.
Nghiên cứu trên mô hình toán.
Sử dụng phần mềm Ansys CFX để mô phỏng, kiểm tra chất lượng thủy lực của bơm mô hình. Trình tự tính toán như trong sơ đồ sau (nguồn[25]):
Xây dựng mô hình bài toán;
Ngoài ra có thể xây dựng mô hình tính bằng các phần mềm 3D
Design	như Solidworks, Inventor Professional...;
Modeler
Meshing
Chia lưới mô hình tính và vùng không gian tính Domain;
Định nghĩa các đường, mặt và khối của mô hình.
Khai báo, đặt các điều kiện biên để tính toán;
Ansys Flow	• Tiến hành các công việc tiền xử lý số liệu;
Thực hiện tính toán trên phần mềm Ansys Flow (CFX)
CFX
Hình 2.24. Sơ đồ tính toán trong Ansys Flow (CFX)
Trước tiên trong mô phỏng cần có mô hình, Ansys cung cấp phần mềm DesignModeler để người dùng có thể xây dựng các mô hình dạng hình học của mô hình nghiên cứu. DesignModeler có đầy đủ các công cụ vẽ đồ họa để có thể xây dựng được các mô hình từ đơn giản tới phức tạp. Người dùng cũng có thể sử dụng bất cứ phần mềm đồ họa kĩ thuật nào để xây dựng mô hình để đưa vào mô phỏng. Các phần mềm hỗ trợ trực tiếp như: ACIS, CATIA v5, IGES, Parasoild, ProENGINEER, Solid Edge, SolidWorks và Inventor Professional
Mô hình dạng hình học xây dựng được sẽ được chuyển sang bước lưới hóa trong phần MESHING. Nó cung cấp khả năng linh hoạt trong việc chia lưới cho mô hình hoàn chỉnh, bao gồm cả khả năng sử dụng lưới phi cấu trúc có thể tạo được lưới cho các mô hình hình học phức tạp tương đối dễ dàng.
Sau khi chia lưới mô hình được đưa vào khai báo và tính toán xử lý trong Ansys Flow (CFX). Ansys Flow cung cấp môi trường làm việc rất trực quan giúp người dùng có thể thao tác một cách thuận tiện đặt điều kiện biên, xuất và xử lí số liệu một cách dễ dàng.
Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình vật lý
Sau khi chế tạo, bơm mô hình được tiến hành thí nghiệm trên giá thử bơm của Viện Bơm và Thiết bị thủy lợi (Hình 2.8) với đầy đủ các thiết bị đo áp suất, lưu lượng, mô men, vòng quay có dải đo rộng. Các thông số đo được đưa về trung tâm xử lý số liệu để tính toán các thông số cần thiết phục vụ cho việc xây dựng các đường đặc tính năng lượng của bơm (nguồn [19]).
Các thiết bị chính của hệ thống thí nghiệm bao gồm:
a/ Thiết bị động lực
Bơm hướng trục mô hình được đặt nằm ngang dẫn động bởi động cơ điện xoay chiều 55 Kw, vòng quay 1500 v/ph (số vòng quay có thể thay đổi bằng bộ biến tần để phù hợp với số vòng quay của bơm thí nghiệm).
Thân bơm tại vị trí bánh công tác có dạng hình cầu để có thể xoay góc cánh bánh công tác khi thí nghiệm bơm.
Với giá thử này cánh bánh công tác mô hình có kích thước tối đa là Fcầu 352mm.
Kích thước này tương tự với quy chuẩn thử nghiệm bơm của nứơc ngoài.
Với công suất và vòng quay của động cơ nêu trên và với kích thước mô hình
F352 mm , trên giá thí nghiệm này có thể thử các loại bơm mô hình có thông số làm việc tối ưu trong phạm vi: Q = 50 - 1500 m3/h; H = 2 - 20 m; N đến 55kw.
Ống hút của bơm có dạng côn để tạo trường vận tốc đều ở lối vào. Ống đẩy của bơm đường kính F370 mm được nối với thân bơm mô hình.
Ống đẩy có tổng chiều dài 20 m. Trên đó được lắp van tiết lưu và các thiết bị đo lưu lượng dạng cảm ứng từ.
b/ Thiết bị đo
Thiết bị đo giá thí nghiệm gồm có:
Thiết bị đo lưu lượng do hãng SIEMEN Cộng hoà Liên bang Đức (CHLB Đức)
chế tạo. Thiết bị đo dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ có độ chính xác ± 0.3%, có
thể đo được lưu lượng từ 0 ÷ 4500 m3/h. Thiết bị có ký hiệu là 7ME2531 F400.
Thiết bị đo áp suất do hãng HBM CHLB Đức chế tạo. Thiết bị có độ chính xác
± 0.1%, có thể đo được áp suất từ 0 ÷ 2 bar. Thiết bị có ký hiệu là PE200.
Thiết bị đo mô men do hãng HBM CHLB Đức chế tạo. Thiết bị có độ chính xác
± 0.1%, có thể đo được mô men từ 0 ÷ 1kNm. Thiết bị có ký hiệu là T32FN.
Thiết bị đo vòng quay do hãng HBM CHLB Đức chế tạo. Thiết bị có độ chính xác ± 0.1%, có thể đo được số vòng quay từ 0 ÷ 10.000 v/ph. Thiết bị được gắn đồng thời trên bộ đo momen có ký hiệu là T32FN.
Các tín hiệu đo được đưa về trung tâm máy tính để xử lý số liệu bằng chương trình thu thập và xử lý số liệu NEXVIEW (Hãng HBM-CHLB Đức), tính toán các thông số cần thiết để xây dựng đường đặc tính.
c/ Hệ thống thu thập và xử lý số liệu
Các tín hiệu đo lường từ các thiết bị đo được đưa về khối xử lý trung tâm. Khối này có chức năng xử lý và hiển thị kết quả đo. Khối này bao gồm:
Bộ thu thập và biến đổi tín hiệu analog ra digital sau đó đưa vào máy tính.
Card giao tiếp và phần mềm đo lường, xử lý kết quả đo và hiển thị trên màn hình của máy tính.
Kết quả các phép đo Q, P, M, n cũng như giá trị của các thông số đã được tính toán khác như H, N, h . . . được hiển thị đồng thời trên màn hình máy tính và được lưu trữ phục vụ cho công tác xử lý sau này.
d/. Các thiết bị phụ trợ .
Hệ thống đường ống và bình chứa
Các van khí nén gây tải lắp trên các đường ống
Bơm chân không
Hệ thống điện, điều khiển 
Trong quá trình thí nghiệm tiến hành đo đạc các thông số cần thiết để tính toán các thông số đặc tính của bơm. Các thông số cần đo đạc, tính toán gồm:
Lưu lượng của bơm: Lưu lượng của bơm được đo bằng thiết bị đo lưu lượng cảm ứng điện từ. Thông số đo được tính bằng m3/s và được truyền tới trung tâm xử lý số liệu.
Cột áp của bơm: Cột áp của bơm được xác định trên cơ sở của phương trình
Bécnuli viết cho hai mặt cắt vào và ra khỏi bơm:
𝐻 = 𝐸2 − 𝐸1 =
 𝑝2−𝑝1
𝛾
𝑣 2−𝑣2
2	1	2	(2-56)1	𝑤
+	+ 𝑍 − 𝑍 + ℎ
2𝑔
 𝑝2−𝑝1: độ chênh áp giữa hai mặt cắt vào và ra khỏi bơm được đo bởi thiết bị đo -
𝛾
độ chênh áp lắp ở hai điểm trên ống hút và ống đẩy.
Z2 – Z1 = 0 do tâm hai mặt cắt nằm trên cùng một mặt phẳng
v2 và v1 : vận tốc trên ống hút và vận tốc trên ống đẩy hw; tổn thất trong bơm, giữa hai mặt cắt đo ra vào và ra
Công suất trên trục bơm:
Công suất trên trục bơm xác định theo mô men và vòng quay của trục bơm theo công thức sau: Ntr = Mω = Mπn/30 (Nm).	(2-57)
Công suất hữu ích của bơm: N = γQH = 9810.QH (KW)	(2-58)
Hiệu suất của bơm:
h = 9810.QH
Mω
(%)	(2-59)
Các số liệu thí nghiệm và các thông số tính toán được xuất thành bảng kết quả đo và tính toán các thông số làm việc của bơm mô hình.
Lựa chọn mô hình bơm cho nghiên cứu.
Để phù hợp với giá thí nghiệm đã có sẵn, bơm mô hình phục vụ cho nghiên cứu thực nghiệm của luận án là bơm hướng trục ngang có dải ns=1000-1200v/p. Mặt ngoài của bánh công tác là mặt cầu có đường kính D cầu 352mm. Vỏ buồng bánh công tác có dạng mặt cầu tương ứng với đường kính đảm bảo khe hở làm việc khoảng 0.001D và có cấu tạo hai nửa để đảm bảo tháo lắp được. Trên vỏ cầu được bố trí 02 cửa quan sát trong suốt bằng mi ca có mặt trong là mặt cầu trùng với mặt cầu của vỏ buồng bánh công tác.
Để có được bơm mô hình cánh cầu phục vụ thí nghiệm xoay cánh, trước đó cần phải nghiên cứu trên bơm mô hình cánh trụ có chất lượng thủy lực của bộ dẫn dòng tốt, rồi mới tiến hành gia công cánh cầu trên cơ sở cánh trụ hiệu suất cao có được. Nói cách khác, trên cùng một bơm mô hình nhưng phải có hai bộ dẫn dòng khác nhau, một bộ là cánh trụ và một bộ là cánh cầu. Các thông số cụ thể của bơm mô hình tương ứng với các bộ dẫn dòng cánh trụ và bộ dẫn dòng cánh cầu sẽ được trình bày cách tính chọn trong các chương sau.
Như vậy, bơm mô hình được lắp đặt vào hệ thống thí nghiệm có bộ dẫn dòng phù hợp với từng giai đoạn nghiên cứu. Các giai đoạn nghiên cứu đó là:
Giai đoạn 1: Nghiên cứu với bơm hướng trục ns»1200 cánh trụ D340mm (là đường kính danh nghĩa được chọn của bơm mô hình cánh trụ trên giá thí nghiệm). Giai đoạn này gồm các bước chính sau:
Bộ dẫn dòng (bao gồm bánh công tác và cánh hướng) và các chi tiết rô-to truyền động cùng thân vỏ bơm ... được thiết kế và xuất ra các bản vẽ ACAD và SOLID.
Mô hình hóa bơm thí nghiệm bằng phần mềm mô phỏng Solid và Ansyx CFX.
Tiến hành mô phỏng tại điểm thiết kế đặc tính làm việc của bơm, trường phân bố vận tốc và phân bố áp suất trước và sau cánh công tác.
Hiệu chỉnh thiết kế để đạt được thông số làm việc và biên dạng các bộ phận dẫn dòng phù hợp về mặt thủy lực.
Dựa vào kết quả mô phỏng số