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De Zan, Francesco (2009) CRITERI DI PROGETTAZIONE E PROCEDURE DI OTTIMIZZAZIONE DEI CONVOGLIATORI PALETTATI DELLE POMPE PLURISTADIO. [Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

European Community will soon introduce new and more restrictive regulations on the efficiency of products using electric energy. These regulations will impose to pump manufacturers the redesign of several pumps already in production.
In this thesis a parametric procedure for the design of multistage submersible pumps aimed at integrating the present design criteria is presented. The proposed procedure allows an easy interaction with the CFD codes and with the optimization techniques. Furthermore, a procedure for the creation of databases of numerical analysis results was developed to describe the performance of parts or details of the machine that have to be designed. Together with this procedure, to properly generate the inputs for the database creation, a DOE technique was also developed and applied.
A stage of a multistage submersible mixed-flow pump was designed by means of the proposed procedure and a database for the characterization of the performance of the meridional channels of mixed-flow interstage interstage was built. The database allowed the proper choice of the axial extension of the interstage channel.
The obtained solution was added with all the manufacturing devices, and the final configuration was numerically analysed by the CFD code. Some manufacturing details that are usually considered negligible in the design practice, showed to have a great influence on the flow field and to avoid the correct interaction between the stages.
A plastic prototype was realized by rapid prototyping technique and experimental tests were carried out on a single stage and a two stage submersible pump. The experimental results were found to be very different from the numerical results. However, there was no enough time for further analyses aimed at understanding the reason of such a difference, although some partial results gave interesting indication about how to properly set the parameters of a numerical simulation on a submersible pump to fully describe the flow field inside it.

Abstract (italiano)

Le normative in fase di approvazione in sede europea introdurranno a breve nuovi e più restrittivi vincoli all'efficienza delle apparecchiature che fanno uso di energia elettrica. Tali normative imporranno alle aziende produttrici la riprogettazione di una buona parte delle pompe attualmente in produzione.
In questa tesi si propone una procedura parametrica di progettazione delle pompe sommerse multistadio per integrare le tecniche di progettazione attualmente a disposizione. La procedura proposta consente un interfaccia agevole con i codici di calcolo CFD e con le tecniche di ottimizzazione. Inoltre si propone una procedura per la creazione in sede industriale di banche dati di simulazioni CFD per caratterizzare il funzionamento e le prestazioni di componenti o particolari che devono essere progettati. Contestualmente alla creazione della banca dati si propone una metodologia di design of experiments per la corretta pianificazione di tali banche dati.
Si è proceduto alla progettazione di uno stadio di pompa verticale sommersa a flusso misto facendo uso delle procedure proposte. Inoltre si è pianificata e realizzata una banca dati per caratterizzare le prestazioni dei diffusori-convogliatori delle pompe sommerse a flusso misto; l'accesso a tale banca dati ha consentito la scelta di un ingombro assiale corretto all'interno della progettazione.
La soluzione proposta in sede di progettazione è stata ingegnerizzata e verificata tramite codici CFD nella sua configurazione finale. La verifica numerica ha consentito di indagare l'effetto dei particolari introdotti in sede di ingegnerizzazione. Si è riscontrato che alcuni particolari che vengono solitamente introdotti in fase di progettazione e sono ritenuti solitamente ininfluenti, modificano sensibilmente il campo di moto e pregiudicano il corretto accoppiamento di girante e diffusore.
Un prototipo della soluzione proposta è stato realizzato in materiale plastico e sono state effettuate delle prove di collaudo su una pompa sommersa ad uno e a due stadi. I dati sperimentali si discostano sensibilmente dai dati ricavati dalle simulazioni numeriche. Non è stato possibile effettuare tutte le verifiche necessarie per giustificare la discrepanza tra i dati numerici e quelli sperimentali. Alcuni risultati parziali hanno comunque fornito importanti indicazioni su come deve essere impostata correttamente una simulazioni numerica di una pompa sommersa.

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Ardizzon, Guido
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 21 > Scuole per il 21simo ciclo > INGEGNERIA INDUSTRIALE > ENERGETICA
Data di deposito della tesi:29 Gennaio 2009
Anno di Pubblicazione:31 Gennaio 2009
Parole chiave (italiano / inglese):turbomacchine,ottimizzazione,pompe sommerse, CFD
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 09 - Ingegneria industriale e dell'informazione > ING-IND/08 Macchine a fluido
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Ingegneria Elettrica
Codice ID:1671
Depositato il:29 Gen 2009
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Bibliografia

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[1] Goel T., Dorney D.J., Haftka R.T., Shyy W.. Improving the Hydrodynamic Performance Cerca con Google

of Diffuser Vanes via Shape Optimization. Computer and Fluids, 2007. Cerca con Google

[2] Sacks J., Wlech W.J., Mitchell T.J., Wynn H.P.. Design and Analysis of Computer Cerca con Google

Experiments. Statistical Science, 1989. Cerca con Google

[3] Efron B.. Estimatnig the Error Rate of a Prediction Rule: Improvement on Crossvalidation. Cerca con Google

Journal of the American Statistical Association, 1983. Cerca con Google

[4] Breiman L., Spector P.. Submodel Selection and Evaluation in Regression. International Cerca con Google

Statistical Review, 1992. Cerca con Google

[5] Lendasse A., Simon G., Wertz V., Verleysn M.. Fast Bootstrap Methodology for Cerca con Google

Regression Model Selection. Neurocomputing, 2004. Cerca con Google

[6] Jeong S., Murayama M., Yamamoto K.. Efficient Opitimization Design Method Using Cerca con Google

Kriging Model. AIAA Journal of Aircraft, 2005. Cerca con Google

[7] McKay M.D., Bechman R.J., Conover W.J.. A Comparison of Three Methods for Selecting Cerca con Google

Values of Input Variables in the Analysis of Output from a Computer Code. Cerca con Google

Tecnometrics, 1979. Cerca con Google

[8] Johnson M., Moore L., Ylvisaker D.. Minimax and Maxmin Distance Designs. Journal Cerca con Google

of Statistical Planning and Inference, 1990. Cerca con Google

[9] Simpson T.W., Lin D. K. J.,Chen W.. Sampling Strategies for Computer Experiments: Cerca con Google

Design and Analysis. International Journal of Reliability and Application, Cerca con Google

2000. Cerca con Google

[10] Casey M.V.. A Computational Geometry for the Blades and Internal Flow Channels of Cerca con Google

Centrifugal Compressors. Transactions of the ASME, 1983. Cerca con Google

[11] Zangeneh M.. A Compressible Three-Dimensional Design Method for Radial and Mixed Cerca con Google

Flow Turbomachinery Blades. International Journal of Numerical Methods in Fluids, Cerca con Google

1991. Cerca con Google

[12] Queipo N.,Haftka R.,Shyy W.. Surrogate-Based Analysis and Optimization.. Progress in Cerca con Google

Aerospace Sciences, 2005. Cerca con Google

[13] Kovats A.. Diffusers of Multistage Centrifugal Pumps. ASME Mechanics Conference- Cerca con Google

Houston , 1983. Cerca con Google

[14] Boncinelli P.,Biagi R.,Focacci A.,Corradini U.,Arnone A.,Bernacca M.,Borghetti M.. Cerca con Google

Bowl-Type Diffusers for Low Specific-Speed Pumps: An Industrial Application. ASME Cerca con Google

Journal of Turbomachinery , 2008. Cerca con Google

[15] Borges J. E.. A Three-Dimensional Inverse Method for Turbomachinery: Part I-Theory. Cerca con Google

Transaction of the ASME, 1990. Cerca con Google

[16] Goto A., Zangeneh M.. Hydrodynamic Design af Pump Diffuser Using Inverse Design Cerca con Google

Method and CFD. ASME Journal of Fluids Engineering, 2002. Cerca con Google

[17] Zangeneh M., Goto A., Takemura T.. Suppression of Secondary Flows in a Mixed- Cerca con Google

Flow Pump Impeller by Application of Three-Dimensional Inverse Design Method: Part Cerca con Google

1-Design and Numerical Validation. Transaction of the ASME, 1996. Cerca con Google

[18] Pierret S.,Van den Braembussche R.A.. Turbomachinery Blade Design Using a Navier- Cerca con Google

Stokes Solver and Artificial Neural Network. 1999. Cerca con Google

[19] Veress A.,Van den Braembussche R.A.. Inverse Design and Optimization of a Return Cerca con Google

Channel for a Multistage Centrifugal Compressor. 2004. Cerca con Google

[20] Demeulenaere A,Van den Braembussche R.A.. Three-Dimensional Inverse Method for Cerca con Google

Turbomachinery Blading Design. 1998. Cerca con Google

[21] de Vito L.,Van den Braembussche R.A.,Deconink H.. A Novel Two-Dimensional Viscous Cerca con Google

Inverse Design Method for Turbomachinery Blading. 2003. Cerca con Google

[22] Ellis G.O.. Crossover System for Centrifugal Compressos. 1960. Cerca con Google

[23] Bezier P.. emploi dei machines a commande numerique. 1970. Cerca con Google

[24] Zangeneh M.. inverse design of centrifugal compressor vaned diffuser in inler shear flows.. Cerca con Google

1996. Cerca con Google

[25] Kergourlay G.,Younsi M.,Bakir F.,Rey R.. influence of splitter blades on the flow field Cerca con Google

of a centrifugal pump: Test-analysis comparison. 2007. Cerca con Google

[26] Goto A., Nohmi M.,Sakurai T.,Sogawa Y. hydrodynamic design system for pump based Cerca con Google

on 3-d cad,cfd,and inverse design method.. 2002. Cerca con Google

[27] Goel T.,Haftka R.T.,Shyy W.,Queipo N.V.. ensemble of surrogates. 2006. Cerca con Google

[28] Rai M.M. Single and multiple objective optimization with differential evolution and Cerca con Google

neural networks. In Lecture Series-Introduction to Optimization Methods and Tools for Cerca con Google

Multidisciplinary Design in Aeronautics and Turbomachinery. von Karman Institute for Cerca con Google

Fluid Dynamics, 2008. Cerca con Google

[29] Verstraete T.,Van den Braembussche R.A. Multidisciplinary optimization of turbomachinery Cerca con Google

components including heat transfer and stress prediction. In Lecture Cerca con Google

Series-Introduction to Optimization Methods and Tools for Multidisciplinary Design in Cerca con Google

Aeronautics and Turbomachinery. von Karman Institute for Fluid Dynamics, 2008. Cerca con Google

[30] Michaelides K.V.,Tourlidakis A.,Elder R.L. Use of cfd for the three-dimensionale hydrodynamic Cerca con Google

design of vertical diffuser pumps. In Advances of CFD in Fluid Machinery Cerca con Google

Desing. Professional Engineering Publishing, 2003. Cerca con Google

[31] Meng, Jackson. A Continuous Crossover System Design. 1983. Huston. Cerca con Google

[32] Aungier R.H.. Aerodynamic Design and Analysis of Vaneless Diffusers and Return Cerca con Google

Channels. 1993. Presented at International Gas Turbine adn Aeroengine Congress and Cerca con Google

Exposition ,Cincinnati Ohio. Cerca con Google

[33] Kennedy J., Eberhart R.. Partice Swarm Optimization. 1995. Proceedings IEEE Cerca con Google

International Conference on Neural Network,Perth Australia. Cerca con Google

[34] Shi J., Eberhart R.. A Modified Partice Swarm Optimization. 1998. International Cerca con Google

Conference of Evolutionary Computation, Anchorage Alaska. Cerca con Google

[35] Hagan, M.T., Menhaj M.. Training feed-forward networks with the Marquardt algorithm. Cerca con Google

1999. IEEE Transactions on Neural Networks. Cerca con Google

[36] Myers H.R., Montgomery D.C.. Responce Surface Methodology. Wiley, 2002. Cerca con Google

[37] Haykin S.. Neural Network, a comprehensive foundation. Prentice Hall, 1999. Cerca con Google

[38] Montgomery D.C.. Design and Analysis of Experiments. Wiley, 2001. Cerca con Google

[39] Bellman R.E.. Dynamic Programming. Princeton University Press, 1957. Cerca con Google

[40] Cherkassky V., Friedman J.H., Wechsler H.. From Statistics to Neural Networks: Theory Cerca con Google

and Pattern Recognition Applications. Springer-Verlag, 1995. Cerca con Google

[41] van Laarhoven P.J.M., Aarts E.H.L.. Simulated Annealing: Thery and Application. Cerca con Google

Kluvert Accademic Publishers, 1987. Cerca con Google

[42] Japikse D.,Marscher W. D., Furst R. B.. Centrifugal Pump Design and Performance. Cerca con Google

Concept ETI, 1997. Cerca con Google

[43] Stepanoff A. J.. Centrifugal and Axial Flow Pumps. J. Wiley, 1957. Cerca con Google

[44] Lazarkiewicz S.,Troskolanski A.T.. Impeller Pumps. Pergamon Press, 1957. Cerca con Google

[45] AA VV. New Ideas in Optimization. McGraw Hill, 1999. Cerca con Google

[46] Thomas Weise. Global Optimization Algorithms - Theory and Application. 2009. Online Cerca con Google

available at http://www.it-weise.de/. Vai! Cerca con Google

[47] Rumelhart D. E., Mc Clelland J.L.. Parallel Distributed Processing:Explorations in the Cerca con Google

Mirostructure of Cognition. Technical report, M.I.T, 1986. Cerca con Google

[48] Lophaven S.N.,Nielsen H.B., Sondergaard J.. DACE-A Matlab Kringing Toolbox. Cerca con Google

Technical report, Technical University of Denmark, 2002. Cerca con Google

[49] Lophaven S.N.,Nielsen H.B., Sondergaard J.. Aspects of the Matlab Toolbox dace. Cerca con Google

Technical report, 2002. Cerca con Google

[50] Van den Braembussche R.A.. Optimization of Radial Impeller Geometry. Technical Cerca con Google

report, 2005. Cerca con Google

[51] AA VV. Matlab User’s Guide. Cerca con Google

[52] AA VV. ANSYS-CFX Solver Modeling Guide. Cerca con Google

[53] AA VV. ANSYS-CFX Post User’s Guide. Cerca con Google

[54] AA VV. ANSYS-CFX Pre User’s Guide. Cerca con Google

[55] Macor A.. Diffusori-convogliatori di macchine reversibili pluristadio per impianti di Cerca con Google

accumulazione idrica. PhD thesis, Università di Padova, 1987. Cerca con Google

[56] Rothstein E.. Experimentelle und Theoretische Untersuchung der Strömungsvorgänge Cerca con Google

in Rückfürkanälen von Radialverdichterstufen insbesondere solchen mit geringen Cerca con Google

Kanalbreite. PhD thesis, RWTH Aachen,Germany, 1984. Cerca con Google

[57] van den Bergh F.. An Analysis of Particle Swarm Optimizers. PhD thesis, University of Cerca con Google

Pretoria, 2001. Cerca con Google

[58] AA VV. Prove di prestazione idrauliche e criteri di accettazione. Livelli 1 e 2. Technical Cerca con Google

report, 2002. Cerca con Google

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