Моделирование осевых сил в насосных агрегатах с учетом конструктивно-технологических факторов

• Автор: Кузнецов, Евгений Валерьевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 119 с.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И АКТУАЛЬНОСТЬ ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Конструктивные особенности центробежных насосных агрегатов
1.2. Осевые силы и утечки
1.3. Потери мощности на дисковое трение
1.4. Методы теоретических расчетов потока между диском рабочего
КОЛЕСА И КОРПУСОМ НАСОСА
1.5. Постановка задачи исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ
В ЗАЗОРЕ МЕЖДУ ВРАЩАЮЩИМСЯ ДИСКОМ И СТЕНКОЙ
2.1. Модель течения. Уравнения движения жидкости
2.2. Алгоритм программы и результаты расчета течения жидкости
2.3. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ
В ЗАЗОРЕ МЕЖДУ ВРАЩАЮЩИМСЯ ДИСКОМ И СТЕНКОЙ
3.1. Задачи экспериментальных исследований
3.2. Описание экспериментального стенда и системы измерений
3.3. Анализ погрешности определения параметров
3.4. Результаты экспериментальных исследований
3.5. Выводы
4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОСЕВЫХ СИЛ, РАСХОДНОГО И ДИСКОВОГО
КПД НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ
4.1. Граничные условия
4.2. Расчет утечек жидкости
4.3. Расчет осевых сил, действующих на ротор
4.4. Расчет мощности дискового трения
4.5. Влияние отклонений формы и размеров уплотнения рабочего колеса
НА ОСЕВЫЕ СИЛЫ
4.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
Условные обозначения:
Аг - коэффициент разгрузки;
А, В - формпараметр;
с - коэффициент трения, скорость;
С - концентрация;
О - диаметр;
Р, / - площадь, функция;
Н - напор насоса; к - коэффициент;
К - количество движения;
Ь - длина;
М - момент трения; т - показатель степени, масса;
N - мощность;
/;у - коэффициент быстроходности;
Р - статическое давление;
Р - относительное давление;
Я - относительный расход;
К - относительный радиус; г - радиус;
Я е - число Рейнольдса;
Яг - осевая сила; х - ширина осевого зазора;
5 - относительный зазор;
^ - время;
X - формпараметр;
V - скорость;
V - относительная скорость;
V - объемный расход;
Ж - объем;
У - коэффициент закрутки; г - расстояние; г - относительное расстояние;
Д - разность параметров; а, р - показатель степени;
§ - ширина радиального зазора, толщина пограничного слоя, относительная погрешность; г - отношение между радиальной и окружной составляющими напряжения трения;
П - коэффициент полезного действия;
X - коэффициент сопротивления трения;

Условие универсальности разрабатываемой методики - возможность расчета характеристик течения во всем диапазоне изменения режимных параметров, прежде всего величины и направления протечек, поэтому необходимо детально рассмотреть члены уравнений (2.8), в которые входит радиальная знакопеременная скорость.
Так, интеграл квадрата радиальной скорости слоя жидкости толщиной 5 есть секундное количество движения (КД) в радиальном направлении, отнесенное к единице массы:

К = У?сЬ.

(2.10)
Вектор КД имеет такое же направление, что и скорость, однако математически определяя КД для отрицательной радиальной скорости у стенки, всегда

получаем положительно направленный вектор Кс, что противоречит физическому смыслу (рис. 2.2.).
Для соответствия физической и расчетной модели течения член
г дг
следует заменить на

г дг

гральные уравнения (2.8) принимают вид [43]:
Ґ с
гУг-УгсІ2
Таким образом, инте-
д_ г дг
ЛУГУМ2
V о
Н”2, х др _ тлс “ хгд
-СО р

_1_ 8_ у2 дг
Ч о у

ФС 1фд
(2.11)
Такое уточнение уравнений движения имеет существенное значение при расчете параметров потока по ширине зазора, так как без введения модуля для первого из интегральных уравнений (2.8) нет отличия между реальным профилем скорости и профилем, отмеченным пунктиром на рис. 2.2. При отдельном расчете пограничного слоя у стенки можно пользоваться обычными уравне-