Профилирование меридионального сечения осевых колес насосных агрегатов высоких антикавитационных качеств

• Автор: Головко, Роман Андреевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 113 с.

СОДЕРЖАНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ. ИНДЕКСЫ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I.ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ КАВИТАЦИИ В КАНАЛЕ, МОДЕЛИРУЮЩЕМ

МЕЖЛОПАСТНУЮ ЧАСТЬ ШНЕКОВОГО КОЛЕСА

§ 1.1. Особенности экспериментального исследования

1.1.1. Объект исследования

1.1.2. Принципиальная схема установки

1.1.3. Обработка экспериментальных данных.

Результаты исследований каналов

§ I.2. Анализ результатов исследований каналов

по диапазонам числа кавитации
1.2.1. Диапазон числа кавитации (0, 20 -н 0,30)
1.2.2. Диапазон числа кавитации (0, 30 -н 0,40)
1.2.3. Диапазон числа кавитации (0, 40 -н О, 54)
1.2.4. Диапазон числа кавитации (0, 55 н- 0, 60)
1.2.5. Диапазон числа кавитации > 0,
§ I.3. Выводы по главе
ГЛАВА II.МЕХАНИЗМ ЗАПИРАНИЯ ПО РАСХОДУ КАНАЛА И СРЫВА ДАВЛЕНИЯ
В КАНАЛЕ ПРИ ТЕЧЕНИИ КАВИТИРУЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
§ 11.1. Физическая модель запирания по расходу канала
§ II.2. Физическая модель срыва давления в канале
§ II.3. Математическая модель распространения
поверхностных волн в каналах
11.3.1. Волновое уравнение распространения
поверхностных волн в Канале
11.3.2. Оценка скорости распространения
поверхностных волн в канале
§ II.4. Оценка достоверности предложенного механизма
запирания по расходу канала
11.4.1. Результаты наблюдения распространения
поверхностных волн в струе
§ II.5. Выводы по главе II
ГЛАВА Ш.ПРОФИЛИРОВАНИЕ МЕРИДИОНАЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО
ШНЕКОВОГО КОЛЕСА ВЫСОКИХ АНТИКАВИТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ
111.1. Методика выбора рационального профиля проточной части шнека
111.2. Экспериментально-аналитическая оценка параметров рационального профиля проточной части шнека
111.2.1. Оценка влияния относительной длины канала
на антикавитационные качества системы «канал-жидкость»
111.2.2. Оценка возможности создания рационального профиля канала.
§ III.3. Экспериментальное подтверждение достоверности
результатов исследования
111.3.1. Подтверждение благоприятного влияния конфузорности
проточной части шнека на его антикавитационные качества
111.3.2. Оценка возможности получения «крутопадающей» характеристики насоса при варьировании формой конусности
111.3.3. Подтверждение возможности создания шнека
высоких антикавитационных качеств
§ III.4. Практическая значимость результатов исследований
§ III.5. Выводы по главе III
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
А —гидравлическая постоянная канала; а —скорость упругих и поверхностных волн;
Ь —длина; функциональный коэффициент;
С —кавитационный коэффициент быстроходности; функциональный коэффициент; с —абсолютная скорость потости;
Д с/ —диаметры насосного агрегата; е —основание натуральных логарифмов;
Р —площадь канала; сила;
% —ускорение свободного падения;
Н —напор насосного агрегата; высота ртутного столба; высота входа в канала;
Н —напор насосного агрегата относительный;
/г —высота канала;
ДА — кавитационный запас насосного агрегата;
I —порядковый номер замера данных;
_/ —порядковый номер штуцеров отбора давлений в экспериментальной установке; к —функциональный коэффициент;
А, I —длина каналов гидроагрегатов; т —коэффициент местного повышения абсолютной скорости; модуль канала; п —число оборотов; относительный угол; я, —коэффициент быстроходности; р —статическое давление в потоке жидкости; р —давление в потоке относительное;
Ар —перепад статического давления; потеря статического давления;
Q —расход объёмный или массовый;
2 —расход относительный;
Л —радиус канала гидравлический; г —радиус струи жидкости; расстояние от оси симметрии; радиус-вектор в полярной СК; Яе —число Рейнольдса;
5 —осевой шаг шнека; периметр;
Т — высота плоского канала;
г —высота плоского канала над уступом;
ширина межлопастного канала шнека; г —скорость потока жидкости; и' —относительная скорость потока жидкости; а —окружная скорость; а —угол конусн. осесимметричного канала;
(3 —угол установки лопасти шнека; у —угол конусности плоского канала;
6 —толщина входной кромки лопасти шнека;
коэффициент поверхностного натяжения; в —коэффициент сжатия струи;
0 —угловая координата в полярной СК;
X — коэффициент кавитации;
ц —коэффициент расхода; v —коэффициент вязкости кинематический;
Е, —радиальное отклонение элементарного участка от положения равновесия; р —плотность рабочей жидкости; радиус кривизны границы свободной поверхности; а —напряжение трения;
т —густота решётки шнекового колеса; время; Ф —коэффициент потерь давления; потенциал скорости; угол с осью симметрии; ц/ —коэффициент, характеризующий конструктивные особенности входа в шнек; со —угловая скорость вращения вала;
ИНДЕКСЫ.
1 —относится ко входу; нумерация;
2 —-относится к выходу; нумерация; абс —абсолютный;
бк —бескавитационный;
В — вакуумметра; вт —втулочный; вх —входной; вых —выходной;
д —диафрагмы; действительный; доп —-дополнительный; к —канала; кр — критический; кон —конический; конфузорный; лоп —лопасти;
М—манометра; окр —окружной; опт — оптимальный; от —отверстия;
п —парогаза (насыщения рабочей среды); пер —периферии; с ж —сжатия; ср —срывной; ср —средний; ст —статический; т —теоретический; цил —цилиндрический; шн —шнекового колеса; min—минимальный; р —относится к действию центробежных сил; г—относится к кривизне границы свободной поверхности; и —проекция на переносную скорость; z —проекция на ось агрегата;
5 —относится к действию центробежных (капиллярных) сил;

ВВЕДЕНИЕ.
Лопастные насосы получили широкое применение в энергетических установках летательных аппаратов (ЛА), в объектах промышленного назначения и вспомогательных гидравлических системах. В технике распространены шнекоцентробежные насосы благодаря относительно небольшому весу и габаритам, а также присущим им энергетическим и кавитационным характеристикам.
Лопастные иасосы являются важнейшим агрегатом системы питания жидкостных ракетных двигателей [1], используются в современной авиационной технике [2], обеспечивая функционирование топливной системы, систем охлаждения и кондиционирования воздуха.
Так, на самолете Ту-114 установлено до 40 различных центробежных насосных агрегатов. Насосные агрегаты применяются и в виде насосов-движителей. Турбонасосные установки обеспечивают функционирование насосных станций промышленного водоснабжения. Совершенствование энергетических установок сопровождается повышением параметрической надёжности агрегатов и конкурентоспособности двигателей в целом. К параметрам, характеризующим эти показатели, относится кавитационная характеристика лопастных насосов, а также способность насосов функционировать в режимах недогрузки и форсажа двигателей. Особенностью промышленных насосов также являются значительные изменения основных параметров функционирования, т.е. подачи, напора, давления на входе в насос. Это вместе с относительно большими колебаниями бьефов требует значительных заглублений рабочего колеса и накладывает ограничения при выборе эксплуатационных режимов.
В лопастном насосе возникает гидродинамическая кавитация, при которой понижение давления происходит вследствие больших местных скоростей в потоке движущейся капельной жидкости [1,3], что сопровождается нарушением сплошности жидкости, т.е. возникновением и захлопыванием каверн [4]. Неравномерное поле относительной скорости жидкости вызывает падение статического давления А,рдоп внутри межлопастного канала на величину, пропорциональную кинетической энергии относительной скорости 14^. Кроме этого, падение давления может быть связано с неравномерностью

1 и н (D я о я
о Я я ч
н СО н X 3 я X
о о о о ч CJ X и*~» я я о
с- >Я я
X н я Я ю о Я я н о я ч о Он о я о X я >я о я я Q
ю о £_!
« о я о
cd Я Я S я я X Он я
О я о я
Я я я S
Я Я о я я Он : из
н я ю ю
я я я « я Н я X я о я я о я о
tl « >К в?

о зг X я Он 0) X о СП п
II я я

с. а> я о Н о >Я о я : я ю о
5? о я
cd я о я (D
со Ї я о ч я X я я я я я X я S я я я
cd о я я
ч cd я я н * >я X я о
Я о о я
cd я ч
U я ч о я : S X cd Н X ä X я ч § я
3 (L) о я о
3 с о я я о о я Он я я я
X о я -
О U о X X g я * 3R о я Он я X я «
X я я я ч
о я о я
X я я я
X D в о
cd Н я «D я я
X н о X
X о о о я
cd я о о я
X >d ч
о X о О я я о со я я о
о т я я 2 ч X
X я я
ч Он X ч
о X о
X <„ я X X о ч
S Он ^
X я X Ud
X я со II
-&■ cd О. 2 2 Сін
U о н я я О X я ч я я
о X я о
© N о я X я :<и ч ю ч X я ч
я Он 1)
і я я
40 о я я
нм X ЭЯ о
н о X
О о Ю я
X X о я
Он X о о