مدلسازی دینامیکی و کنترل مود لغزشی پمپ مارپیچ دوار

انتقال سیالات دوفازی در صنعت اهمیت ویژه‌ای دارد. پمپ مارپیچ دوار یک شکل خاص از پمپ است که برای انتقال جریان دوفازی گازمایع و همچنین ایجاد جریان ضربانی قابل استفاده است. ساختار این پمپ با پمپ‌های مرسوم تفاوت دارد و هندسه آن در حین کار قابل تغییر است. در این مقاله، ضمن ساخت نسخه دوم این پمپ، برای اولین بار تحلیل دینامیکی انجام شده است و معادلات حاکم بر رفتار آن بر اساس متغیرهای کنترلی ورودی )سرعت دورانی و زاویه شیب پمپ( استخراج شده است. در تحلیل دینامیکی یک حجم کنترل چرخان منطبق بر لوله مارپیچ در نظر گرفته شده است. به منظور تعیین مقادیر ورودی‌های متناظر با خروجی‌های مطلوب، از منحنی‌های مشخصه بی بعد پمپ که در پژوهش قبلی منتشر شده است، استفاده می‌شود. سپس کنترل پمپ بر اساس دو متغیر ورودی انجام می‌شود تا میزان ارتفاع و نرخ جریان پمپ به مقدار مطلوب برسد. کنترل مود لغزشی بر روی این سیستم پیاده سازی شده است. نتایج کنترل پمپ برای مقدار دلخواه مطلوب ارتفاع و نرخ جریان به صورت نمودارهای متغیرهای کنترلی و سیگنال کنترلی نشان داده شده است. از ویژگی‌های جذاب این پمپ آن است که در دورهای پایین هم امکان انتقال سیال را دارد و بدون تغییر دادن دور هم می‌توان نقطه کارکرد آن )ارتفاعنرخ جریان( را تغییر داد. نتایج مقاله شامل معادلات دینامیکی استخراج شده پمپ مارپیچ دوار است که در پژوهش‌های آتی می‌توان از آن استفاده نمود. همچنین نتایج حاکی از موفقیت روش مود لغزشی در کنترل پمپ است.

Modeling and Sliding Mode Control of Rotating Helical Pump

Twophase fluids transportation is very important in the industry. Rotating helical pump is a special form that can be used to transfer fluidgas flows and also to generate pulsatile flows. The structure of this pump differs from conventional pumps and its geometry can be changed during operation. In this paper, while demonstrating a fabricated second version of the rotating helical pump, a dynamic analysis is performed for the first time and the governing equations are extracted based on the input control variables (rotational speed and tilt angle of the pump). In the dynamical analysis, a rotating control volume corresponding to a spiral tube is considered. In order to determine the values of the inputs corresponding to the desired outputs, we use the nondimensional characteristic curves of the pump that was published in the previous study. Then the control is performed on the basis of two input variables to reach the desired pump head and flow rate. A sliding mode controller is implemented. The results include governing equations of the rotating helical pump that can be used in future studies. Moreover, the results show the success of the sliding mode method in control of the pump.