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Numerical Analysis of a Centrifugal Pump in OpenFOAM
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia::Engenharia Aeronáutica | por |
| dc.contributor.advisor | Silva, André Resende Rodrigues da | |
| dc.contributor.advisor | Magalhães, Leandro Barbosa | |
| dc.contributor.advisor | Moreira, Horácio | |
| dc.contributor.author | Gouveia, Pedro Miguel da Silva | |
| dc.date.accessioned | 2025-01-30T14:35:42Z | |
| dc.date.available | 2025-01-30T14:35:42Z | |
| dc.date.issued | 2024-12-02 | |
| dc.date.submitted | 2024-10-08 | |
| dc.description.abstract | This dissertation investigates the development and validation of a numerical model for the analysis of centrifugal pumps using the OpenFOAM v11 software. The primary focus was on simulating pumps operating with constant fluid density and minimal temperature variation. The model was validated against experimental data from the literature, using the Navier-Stokes equations with RANS approximation and the k - e turbulence model. Numerical results for global parameters, such as total head and power, showed an agreement with errors of 4.30% and 4.37% compared to experimental data, respectively, and the best efficiency point was predicted with a 3.73% deviation. Additionally, the performance of a pump developed by Omnidea, Lda. was initially intended to be analyzed. However, these simulations were discarded due to lack of computational resources and insufficient time to implement the necessary cavitation and multiphase flow models. The absence of these models made it impossible to accurately represent regions where the pressure drops below the fluid’s vapor pressure, a critical factor in cryogenic applications. Therefore, it was concluded that the numerical model used is suitable for simple flow conditions but requires improvements to be applied in more complex simulations. The results suggest that, while the method is efficient for pump analysis in non-cavitating conditions, future studies should incorporate more advanced cavitation and two-phase flow models to enable more accurate analysis in high-performance systems. | eng |
| dc.description.abstract | Esta dissertação investiga o desenvolvimento e a validação de um modelo numérico para a análise de bombas centrífugas utilizando o software OpenFOAM v11. O foco principal foi na simulação de bombas operando com fluido de massa volúmica constante e variação mínima de temperatura. O modelo foi validado com dados experimentais da literatura, utilizando as equações de Navier-Stokes com aproximação RANS e o modelo de turbulência k - e. Os resultados numéricos para parâmetros globais, como a altura manométrica total e a potência, mostraram uma concordância de até 4.30% e 4.37% de erro em relação aos dados experimentais, respetivamente, e o ponto de melhor eficiência foi previsto com um desvio de 3.73%. Adicionalmente, foi inicialmente prevista a análise do desempenho de uma bomba desenvolvida pela Omnidea, Lda. Contudo, as simulações dessa bomba foram descartadas devido a falta de recursos computacionais e tempo insuficiente para implementar os modelos de cavitação e escoamento bifásico necessários. A ausência desses modelos impossibilitou a representação precisa de zonas onde a pressão cai abaixo da pressão de vapor do fluido, fator crítico em aplicações criogênicas. Assim, concluiu-se que o modelo numérico utilizado é adequado para escoamentos simples, mas requer melhorias para ser aplicado em simulações mais complexas. Os resultados indicam que, embora o método seja eficiente para a análise de bombas sem cavitação, estudos futuros devem incorporar modelos mais avançados de escoamento bifásico e cavitação para permitir uma análise mais precisa em sistemas de alta performance. | por |
| dc.identifier.tid | 203846133 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.6/15072 | |
| dc.language.iso | eng | por |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ | |
| dc.subject | Bomba Centrífuga | por |
| dc.subject | Motor Foguete | por |
| dc.subject | Openfoam | por |
| dc.subject | Reynolds-Averaged Navier-Stokes | por |
| dc.title | Numerical Analysis of a Centrifugal Pump in OpenFOAM | por |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | por |
| rcaap.type | masterThesis | por |
| thesis.degree.name | Mestrado Integrado em Engenharia Aeronáutica | por |
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