Paletli pompalarda kanat sayısı ve dönme hızı değişimlerinin pompa performansına etkilerinin incelenmesi
Numerical analysis on effects of vane number variations on performance of a vane pump with various rotational speeds
Yazar: MEHMET EMİN ÇETİN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUHARREM ERDEM BOĞOÇLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Dönme hızı = Rotational velocity ; Paletli pompalar = Vane pumps ; Sayısal akışkanlar dinamiği = Computational fluids dynamic

Özet:
Paletli pompalar birçok alanda orta ve düşük viskoziteli sıvıların transferinde yaygın olarak kullanılan pozitif deplasmanlı hidrolik pompalardır. Temel olarak gövde, gövde içerisine yerleştirilmiş bir rotor ve rotor üzerine açılmış kanalların içinde bulunan paletlerden (kanat da denilebilir) oluşmaktadır. Gövde ekseni ve rotor ekseni arasında belirli oranda bir mesafe vardır. Rotorun dönme hareketi sonucu paletler merkezkaç kuvveti etkisiyle dışarı doğru gövde iç yüzeyine kadar savrulur. Böylece kanatlar pompa içerisinde önce artan sonra azalan bir hacmi süpürür. Basit gibi görünen bu çalışma mantığında birçok etken ortaya çıkmaktadır. Pompanın çalışması rotorun dönme haretiyle doğrudan ilgilidir. Çünkü kanat uçları ile gövde arasında oluşacak sızdırmazlık ve sürtünme kuvveti dönme hareketinin bir sonucudur. Pompa dönme hızının etkilediği en önemli değişken ise debidir. Debi ve akışkan akımının ana değişkenleri hız ile basınç dönme hızıyla direkt olarak ilgilidir. Bunların yanında pompa içi basınç ve hız değişimlerini etkileyebilecek bir diğer parametre de palet sayısıdır. 
Bu çalışmada paletli pompalarda dönme hızı ve palet sayısının debiye ve pompa içi akışkan akımına olan etkisi araştırılmıştır. Otomobil direksiyon sisteminde kullanılacak bir paletli pompa ele alınarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) analizleri yapılmıştır. Analizler için Ansys Fluent 14.5 yazılımı kullanılmıştır. Zamana bağlı, kullanıcı tanımlı fonksiyonlar (UDF) kullanılarak sayısal çözümler yapılmıştır. Kullanıcı tanımlı fonksiyonlar C gibi bir programlama dilinde hazırlanıp Fluent 'e yüklenerek yazılan fonksiyona bağlı olarak çözüm elde etmeye yarar. Başka bir değişle mevcut kodlara ek olarak bazı özel fonksiyonların kullanılmasına olanak sağlanmaktadır. Pompanın dönme hareketinin tanımlanması bu şekilde yapılmıştır. Farklı dönme hızlarında ve farklı kanat sayılarında analizler yapılarak sonuçlar irdelenmiştir.

Abstract:
The vane pumps use in many areas of transferring medium and low viscosity liquids commonly. Basically, the vane pump composed of three main parts. These are stator, rotor and vanes. Stator can be defined as the pump body. Rotor is placed inside of the pump housing. Vanes are located in the channel opened onto the rotor. There is a distance between the stator axis and the rotor axis. The result of the rotational movement, vanes are thrown outward to the inner surface of the stator under the influence of centrifugal force. Thus, the vanes are swept a volume into the pump.  Although the operating principle may seem simple, there are many factors affecting the performance of the pump. Operation of the pump is directly related to the rotational motion of the rotor. Because the sealing and friction force will occur between the vane tips and the inner surfaces of stator is a result of rotational movement. The important variable that affects the flow rate of the pump is rotational speed. Flow rate, fluid velocity and internal pressure are directly related to the rotational speed. The other parameter that can affect the internal pressure and velocity is the number of vanes.
In this study, the effects of the rotational speed and the number of vanes on the flow characteristics are investigated. CFD analyses of a vane pump to be used in automobile steering system have been made with Ansys Fluent 14.5. The models were analized transient and used UDF codes. UDF is a function that we program that can be dynamically loaded with the Fluent solver to enhance the standard features of the code. Defining the rotational motion of the pump is made in this way. Different rotational speeds and various vane numbers of analyses were performed and the results are discussed.