Гидродинамика и виброакустика авиационных комбинированных насосных агрегатов

• Автор: Гаспаров, Маркар Сергеевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 166 с. : ил.

1. Обзор работ в области гидродинамики и виброакустики шестеренных, лопастных и комбинированных насосов
1.1.Анализ работы комбинированного насосного агрегата. Обзор исследований
1.2.Анализ средств коррекции характеристик шестеренных и лопастных насосов и принципов диагностирования
1.2.1. Обзор работ по шестеренным насосам
1.2.2. Обзор работ по шнекоцентробежным насосам
1.2.3. Принципы диагностирования насосов
1.3. Анализ существующих математических моделей насосов
1.3.1. Анализ моделей шестеренных насосов
1.3.2. Анализ моделей шнекоцентробежных насосов
Выводы по главе 1
, 2. Моделирование гидродинамических и виброакустических
процессов в насосных агрегатах
2.1. Акустико-вихревой резонанс шнекового преднасоса
2.2 Моделирование структуры течения в шнекоцентробежной ступени
2.2.1. Применение метода контрольных объемов для расчета течения в насосе
2.2.2. Построение расчетной сетки и задание граничных условий
для ШЦС
2.2.3. Расчет течения ШЦС на различных режимах работы насосного агрегата
2.3. Расчетно-экспериментальное исследование собственных частот шнека
2.4. Разработка и моделирование мероприятий по снижению
виброакустических нагрузок
Выводы по главе 2
3. Экспериментальное исследование динамических процессов в насосном агрегате
3.1. Описание стенда и измерительного оборудования
3.2. Исследование воздействия шестеренной и шнекоцентробежной ступеней на вибрационное состояние насосного агрегата
Выводы по главе 3
4. Исследования влияния кавитационных процессов на внутренние и внешние акустические характеристики насосного агрегата
4.1. Экспериментальные исследования кавитации в шестеренной ступени
4.2. Исследование внешних акустических полей насосного агрегата
4.2.1. Характеристика метода акустической интенсивности
4.2.2. Построение карт интенсивности звука насосного агрегата
4.3. Оценка возможности применения интенсиметрии для исследования акустических полей и диагностирования насосов
Выводы
Основные результаты и выводы
Список использованных источников
Надежность систем топливопитания авиационных двигателей в значительной степени определяется работоспособностью насосных агрегатов. Неравномерность подачи вызывает пульсации давления, которые распространяются по напорной и всасывающей магистралям и являются одним из основных факторов, дестабилизирующих нормальную работу гидравлических систем. Качающие узлы основных топливных насосов являются, с одной стороны, основными источниками колебаний давления и вибраций в системах и, с другой стороны, сами испытывают значительные динамические перегрузки.
Важной особенностью динамических процессов, протекающих в топливных системах двигателей, предназначенных для высотных летательных аппаратов, является, как правило, наличие кавитационных процессов. Поэтому в этих системах применяются комбинированные насосные агрегаты, включающие основной качающий узел и подкачивающую ступень. Проблема работоспособности насосных агрегатов обостряется в связи с необходимостью обеспечения высокого давления и широких потребных расходов топлива. В связи с этим в основном в качестве основного насоса применяют шестеренные качающие узлы.
Большую часть в эксплуатации занимают двухблочные шестеренные насосы с подкачивающей центробежной ступенью и шестеренные с шнекоцентробежной ступенью.
Проблема повышенных динамических нагрузок у двухблочных шестеренных насосов решена исследователями СГАУ каф. АСЭУ (Шахматов Е.В., Артюхов A.B. и др.) с помощью установки качающих узлов относительно друг друга таким образом, чтобы начало зацепления одной пары зубьев соответствовало моменту прохождения точки зацепления второй пары через полюс.
В ходе эксплуатации насосных агрегатов, содержащих шнекоцентробежную (ШЦС) и шестеренную ступени (ШС), выявлен значительный износ рабочего торца упорного графитового подшипника ШЦС [87].

Рисунок 2.4. Схема акустико-вихревого резонансного возбуждения лопасти шнека
корпус
//////
Рисунок 2.5. Колебания шнека вследствие отрыва концевого вихря и виброакустического воздействия от ШС