Методика моделирования рабочего процесса двухступенчатого насоса с гидроприводом первой ступени


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Описана методика CFD-моделирования двухступенчатого насоса высокого давления, отличительной особенностью которого является гидравлический привод ступени низкого давления турбиной, отбирающей энергию от потока высокого давления, скорость вращения которой определяется балансом мощностей ротора низкого давления. Техника моделирования, представленная в работе, содержит два основных преимущества по сравнению с известными работами. Первой особенностью является определение скорости вращения во время CFD-расчёта по специальной методологии. Второй особенностью является моделирование кавитации для оценки её влияния на рабочий процесс преднасоса при довольно низком входном давлении и переменной скорости вращения ротора. Важной частью описываемой техники моделирования являются рекомендации по использованию программного обеспечения (ANSYS CFX, NUMECA AutoGrid5, ANSYS ICEM CFD): выбор области моделирования, сеткогенерация, выбор моделей турбулентностей, проверка сходимости, пост-обработка результатов. Адекватность CFD-модели оценивалась сравнением расчётных характеристик с экспериментальными, полученными на испытательной установке. Полученная методика моделирования насоса с помощью CFD-инструментов будет использована в дальнейшем с целью модернизации лопаточной части насоса для увеличения производительности.

Об авторах

В. Н. Матвеев

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Автор, ответственный за переписку.
Email: valeriym2008@rambler.ru

доктор технических наук
заведующий кафедрой теории двигателей летательных аппаратов

Россия

Л. С. Шаблий

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: mlbp@yandex.ru

кандидат технических наук
доцент кафедры теории двигателей летательных аппаратов

Россия

А. В. Кривцов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: a2000009@rambler.ru

ассистент кафедры теории двигателей летательных аппаратов

Россия

В. М. Зубанов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: waskes91@gmail.com

ассистент кафедры теории двигателей летательных аппаратов

Россия

А. И. Иванов

Публичное акционерное общество «Кузнецов», г. Самара

Email: alex_slavross@mail.ru

начальник отдела ракетных двигателей

Россия

И. П. Косицын

Публичное акционерное общество «Кузнецов», г. Самара

Email: alex_slavross@mail.ru

кандидат технических наук
ведущий инженер

Россия

Н. В. Батурин

Публичное акционерное общество «Кузнецов», г. Самара

Email: nik-o-las@mail.ru

ведущий инженер

Россия

Список литературы

  1. Андронов А.Л. Особенности работы центробежных насосов и требования к их электроприводу // Ползуновский Альманах. 2004. № 1. С. 150-152.
  2. Чванов В.К., Кашкаров А.М., Ромасенко Е.Н., Толстиков Л.А. Турбонасосные агрегаты ЖРД НПО «Энергомаш» // Конверсия в машиностроении. 2006. № 1 (74). С. 15-21.
  3. Зубанов В.М., Шаблий Л.С. CFD-моделирование процессов в насосе высокого давления окислителя турбонасосного агрегата жидкостного ракетного двигателя // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени С.П. Королёва (национального исследовательского университета). 2014. № 5 (47), ч. 1. С. 148-153.
  4. ANSYS ICEM CFD User Guide, 2011, ANSYS Inc.
  5. Numeca FINE/Turbo User’s Guide, 2012, Numeca Inc.
  6. ANSYS CFX-Solver Modeling Guide, 2011, ANSYS Inc.
  7. Benigni H., Jaberg H., Yeung H., Salisbury T., Berry O., Collins T. Numerical simu-lation of low specific speed American petroleum institute pumps in part-load operation and comparison with test rig results // Journal of Fluids Engineering. 2012. V. 134, Iss. 2. Article number 024501. doi: 10.1115/1.4005769
  8. Pinho J., Lema M., Rambaud P., Steelant J. Multiphase investigation of water ham-mer phenomenon using the full cavitation model // Journal of Propulsion and Power. 2014. V. 30, Iss. 1. P. 105-113. doi: 10.2514/1.b34833
  9. Saurel R., Petitpas F., Abgrall R. Modelling phase transition in metastable liquids: Application to cavitating and flashing flows // Journal of Fluid Mechanics. 2008. V. 607. P. 313-350. doi: 10.1017/s0022112008002061
  10. Porca P., Lema M., Rambaud P., Steelant J. Experimental and numerical multiphase-front fluid hammer // Journal of Propulsion and Power. 2014. V. 30, Iss. 2. P. 368-376. doi: 10.2514/1.b34832
  11. Singhal A.K., Athavale M.M., Li H., Jiang Y. Mathematical basis and validation of the full cavitation model // Journal of Fluids Engineering. 2002. V. 124, Iss. 3. P. 617-624. doi: 10.1115/1.1486223
  12. Ding H., Visser F.C., Jiang Y., Furmanczyk M. Demonstration and validation of a 3D CFD simulation tool predicting pump performance and cavitation for industrial applica-tions // Journal of Fluids Engineering. 2011. V. 133, Iss. 1. Article number 011101. doi: 10.1115/1.4003196
  13. Li H.Y., Singhal A.K., Athavale M.M., Jiang Y.U. Application of the full cavitation model to pumps and inducers // International Journal of Rotating Machinery. 2002. V. 8, Iss. 1. P. 45-56. doi: 10.1080/10236210211852
  14. Кулагин В.А., Пьяных Т.А. Исследование кавитационных течений средствами математического моделирования // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и Технологии. 2012. Т. 5, № 1. С. 57-62.
  15. Константинов С.Ю., Целищев Д.В. Исследование и совершенствование чис-ленных моделей кавитационного массопереноса // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2013. Т. 17, № 3 (56). С. 123-129.
  16. Rhee S.H., Kawamura T., Li H. Propeller cavitation study using an unstructured grid based Navier-Stoker solver // Journal of Fluids Engineering. 2005. V. 127, Iss. 5. P. 986-994. doi: 10.1115/1.1989370

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2017

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах