مدلسازي عددي پمپ‌هاي ديافراگمي تزريق با در نظر گرفتن برهمكنش سيال و سازه

در اين مقاله عملكرد يك نمونه از پمپ‌هاي ديافراگمي تزريق كه در سيستم‌هاي بوداركننده تزريقي ايستگاه‌هاي تقليل فشار گاز استفاده مي‌شود، با در نظر گرفتن تاثيرات برهمكنش سيال و سازه، شبيه‌سازي شده است. نتايج حاصل از شبيه‌سازي با نتايج آزمايشگاهي اعتبارسنجي شده و حداكثر خطاي محاسبه دبي پمپ، 16 درصد به‌دست آمده است. شبيه‌سازي عملكرد پمپ ديافراگمي مورد مطالعه در نوسان ديافراگم با دوره تناوب يك ثانيه و سه دامنه حركت 0.8 و 0.5 و 0.2 ميلي‌متر، نشان مي‌دهد كه با افزايش دامنه نوسان ديافراگم، سرعت سيال و دبي سيال خروجي از پمپ افزايش مي‌يابد. به‌طوريكه ميزان دبي متوسط خروجي پمپ در دامنه‌هاي مذكور به ترتيب برابر با 0.002، 0.0013 و 0.0005 كيلوگرم بر ثانيه است. البته با افزايش دامنه نوسان ديافراگم از 0.2 به 0.8 ميلي‌متر، مقدار تنش حداكثر اعمالي به ديافراگم نيز از 32.2 به 92.2 مگاپاسكال افزايش مي‌يابد (معادل 208 درصد). همچنين تأثير فركانس نوسان ديافراگم بر عملكرد پمپ بررسي شده و نتايج نشان مي‌دهد كه دبي پمپ نسبت مستقيم و خطي با فركانس نوسان ديافراگم دارد، در صورتيكه تنش اعمالي بر ديافراگم وابسته به فركانس نيست و در نسبت‌هاي يكساني از دوره تناوب، تنش تقريباً ثابت است. بر اساس نتايج به‌دست آمده اگر به جاي آنكه پمپ در دامنه حركت ديافراگم 0.8 ميلي‌متر و فركانس 1 هرتز كاركند، دامنه حركت ديافراگم بر روي 0.5 ميلي‌متر و فركانس 1.6 هرتز تنظيم شود، مقدار دبي پمپ دقيقاً يكسان خواهد بود، در حاليكه مقدار تنش حداكثر در ديافراگم حدود 30 درصد كاهش يافته و احتمال آسيب آن كمتر مي‌شود.