Расчет и проектирование полостей вращения насосных агрегатов энергоустановок летательных аппаратов

• Автор: Жуйков, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 170 с.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ш - массовый расход;

V - объёмный расход;

V - относительная вязкость;

Б - относительная площадь;

Р - относительного давления; с} - расходный комплекс;

¥ - диффузорность; т - касательное напряжение трения;

- относительный радиус;

- относительный напор;

6о - угол скоса донной линии тока;

V - кинематический коэффициент вязкости;

Ф - коэффициент закрутки;
% - коэффициента потерь;
X - коэффициентом сопротивления;
Л-КПД; р - плотность;
ё - тангенс угла скоса донной линии тока;
8 - толщина пограничного слоя; а - угол поворота потока; со - угловая скорость;
8* - толщина вытеснения;
б** - толщина потери импульса;
то - касательное напряжение трения на стенке;
ОД - диаметр;
Б - площадь поперечного сечения;
Ь,1 - длина;

N - мощность;
п0 - нормальный зазор;
р - давление;
И. - радиус;
Яе - число Рейнольдса;
и - скорость в ядре потока; окружная скорость; и - продольная скорость;
V - скорость, нормальная линиям тока в пограничном слое; ¥ - поперечная скорость;
М-момент сопротивления;
Н - коэффициент Ламе, напор;
С - абсолютная скорость;
См - коэффициент момента сопротивления
ИНДЕКСЫ
а - параметры в окружном направлении; у - параметры в поперечном направлении;
Ф - параметры в продольном направлении;
Я - параметры в радиальном направлении;
0 - начальные значения;
1 - параметры, относящиеся ко входу;
2 - параметры, относящиеся к выходу; вх - вход;
д, диск - параметры, относящиеся к диску;
ст, стенка - параметры, относящиеся к стенке;
ж - жидкость;
мех - механический;
ут-утечки;
я - ядро
СОКРАЩЕНИЯ
ВГТ - вспомогательный гидравлический тракт;
ГДРУ - гидродинамическое радиальное уплотнение;
ДУ - двигательная установка;
ЖРД — жидкостный ракетный двигатель;
РК -рабочее колесо;
КА - космический аппарат;
КД - конический диффузор;
КУ - контактное уплотнение;
ЛА - летательный аппарат;
МН - малорасходный нагнетатель, малорасходный насос; МНА - малорасходный насосный агрегат;
НА - насосный агрегат;
П - опора качения (подшипник);
ППС - пространственный пограничный слой;
PH - ракета-носитель;
ТНА - турбонасосный агрегат;
ЭНА - электронасосный агрегат;
ЭУ - энергоустановка.

§1.3. Постановка задачи исследования
Проведённый анализ существующих литературных источников и научно-технических отчётов показывает, что в последние десятилетия существует устойчивый научно-практический интерес к моделированию и разработке расчётных методик полостей вращения центробежных НА в широком диапазоне практического приложения. Особенно актуальна проблема достоверности расчётных методик при проектировании гидравлических систем летательных аппаратов из-за высокой стоимости единицы массы полезной нагрузки и сверхвысоких требований к надёжности при длительном автономном существовании объекта. Существующие модели не отвечают возросшим требованиям по точности и достоверности при разработке современных центробежных НА энергоустановок летательных аппаратов, в силу упрощённой схематизации течения или эмпирических ограничений.
В большинстве центробежных НА имеют место полости вращения между рабочего колеса и корпуса, которые образуют торцевые, конические и осевые полости вращения. Кроме того, конические полости часто имеют переменную величину нормального зазора между покрывным диском рабочего колеса и корпусом насосного агрегата. Также возможны конструктивные схемы, когда внутренняя поверхность неподвижна, а наружная вращается и представляет собой криволинейную поверхность вращения.
В результате анализа современного состояния проблемы задачи исследования формулируются следующим:
- необходимо проинтегрировать уравнения течения вязкой несжимаемой жидкости в граничных условиях конической полости, образованной вращающимся диском и неподвижной стенкой для случаев постоянного и переменного зазоров;
- проинтегрировать уравнения течения вязкой несжимаемой жидкости в граничных условиях криволинейной полости образованной поверхностями при вращении дуг окружности;