Моделирование и оптимизация энергетических параметров малоразмерных центробежных насосов авиакосмического назначения

• Автор: Каталажнова, Ирина Николаевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 187 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБАЧЕИЯ.

ВЕРХИЕ И1ЩЕКСЫ.

НАДСТРОЧНЫЕ ЗНАКИ

НИЖНИЕ ИНДЕКСЫ .

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПРИВЕДЕН ПЫХ ВЕЛИЧИН

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТА1ЮВКА ЗАДАЧИ.

1.1. Конструкции и параметры малоразмерных центробежных насосов.

1.2. Сравнительный анализ методик расчта энергетических параметров МЦН

Л 1.3. Постановка задачи.
ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАЛОРАЗМЕРНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА.
2.1 Принципы построения математической модели гидравлической лопаточной машины
2.2 Виды математических моделей гидравлических
лопаточных машин.
2.3 Описание энергетических параметров МЦ с помощью статистических моделей
2.3.1 Методы и этапы статистической обработки экспериментальных данных
2.3.2 Однофакторный статистический анализ энергетических параметров МЦН.
2.3.3 Многофакторный статистический анализ
энергетических параметров МЦН
2.4 Гидродинамическое обоснование выбора переменных для моделей энергетических параметров МЦН
2.5 Физическое моделирование энергетических параметров МЦН
2.5.1 Описание экспериментальных установок
2.5.2 Геометрия проточной части экспериментальных РКМЦН.
2.5.3 Методика проведения гидравлических испытаний МЦН .
2.5.4 Анализ погрешностей системы измерения.
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА КОРРЕЛЯЦИОННОРЕГРЕССИОННОГО АНАЛИЗА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЦН
3.1 Модуль I. Стратификация экспериментальных данных.
3.2 Модуль II. Корреляционный анализ.
3.3 Модуль III. Дисперсионный анализ.
3.4 Модуль IV. Регрессионный анализ
3.5 Модуль V. Учет парного взаимодействия
3.6 Модуль VI. Точность описания модели.
3.7 Модуль VII. Принятие окончательного варианта ММ.
ГЛАВА 4 ФАКТОРНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЦН.
4.1 Экспериментальное исследование энергетических характеристик МЦН.
4.2 Влияние геометрических и режимных параметров на энергетическую эффективность МЦН
4.2.1 Однофакторная оптимизация энергетических параметров МЦН.
4.2.2 Многофакторная оптимизация энергетических параметров МЦ1
4.3 Совершенствование методики расчта МЦН
4.3.1 Алгоритм расчта геометрии РК МЦП.
4.3.2 Повышение эффективности МЦП СТР при реализации предлагаемых методов оптимизации проточной части
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Практическая ценность работы заключается в оптимизации методики проектирования МЦН, позволяющей за счёт повышения напорных качеств уменьшить радиальные размеры конструкции и повысить КПД насосов указанного класса. Два рабочих колёса с оптимизированной проточной формой предложены для модернизации МЦН космического назначения в ОАО РКК "Энергия" им. С.П. Королёва. Личный вклад автора. Во всех работах, выполненных в соавторстве, личный вклад автора состоял в математической постановке задач, в создании алгоритмов и программ, в проведении расчётов и анализе полученных данных. В рамках проведенного исследования получены следующие результаты. Усовершенствована методика проектирования МЦН авиакосмического назначения. Как следствие, появляется возможность уменьшения радиальных габаритов конструкции на . МЦН авиакосмического назначения от бортовых источников питания. Получены математические многофакторные модели в виде уравнений регрессии, адекватно описывающие в пределах выбранных ограничений, связь исследуемых энергетических параметров МЦН с совокупностью геометрических соотношений проточной формы рабочего колеса и режимных параметров работы насоса. Разработано программное обеспечение, позволяющее автоматизировать процесс статистической обработки экспериментальных данных в области гидравлических испытаний центробежных насосов. Найдены оптимальные геометрические соотношения проточной формы рабочего колеса, которые, в пределах выбранных ограничений, обеспечивают получение экстремальных значений целевых функций. Полученные результаты представлены в виде регрессионных зависимостей энергетических параметров МЦН от геометрии рабочего колеса и коэффициента быстроходности насоса. Решена задача прогнозирования, при оптимальных геометрических соотношениях проточной формы каналов РК, коэффициентов напора И, полезного действия ті, а также гидравлического параметра к7г}г в точке расчётного режима работы. Подтверждена результативность исследований и эффективность методики расчета рабочих колес МЦН при испытании центробежного электронасосного агрегата системы терморегулирования ЭНА У4. Апробация работы. Научные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на международных, всероссийских научно-технических конгрессах, симпозиумах и конференциях: ВНТК "Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика" (г. Красноярск, . II международный технологический конгресс "Военная техника, вооружения и технологии двойного применения в XXI веке" (г. XV Международная Интернет-конференция по современным проблемам машиноведения (г. Москва, ), MIITK "Современное состояние и перспективы развития гидромашиностроения в XXI веке" (г. Санкт-Петербург, г. ВНТК "Прогрессивные технологии конструкции и системы в приборо- и машиностроении" (г. Москва, г. МНТК "Fifth International Young Scholars’ Forum of the Asia-Pacific Region Countries" (г. Владивосток, г. МНТК "Современные информационные технологии" (г. Пенза, . III международный симпозиум "Аэрокосмические приборные технологии" (г. Санкт-Петербург, г. МНТК "Компьютерное моделирование" (г. Санкт-Петербург, г. МНТК "Измерение, контроль, информация" (г. Барнаул г. ФОКБ ОАО "ОКБ Сухого" (г. Комсомольск-на-Амуре, г. Структура и объём работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, четырёх глав, выводов по работе, библиографического списка и приложений. Диссертация изложена на 7 страницах (считая приложения на стр. Библиографический список охватывает 5 литературных источников. В главе 1 проведен анализ существующих методов проектирования геометрии рабочих колес ЦН. Указано, что расчет и профилирование межло-паточных каналов чаще всего производят с использованием коэффициентов или зависимостей, полученных на основе результатов экспериментальных работ или обработки статистических данных, накопленных в ходе доводочных испытаний насосов. Применяемые расчётные зависимости можно интерпретировать, как однофакторные модели, использование которых не позволяет выполнить поиск оптимальной геометрии проточной части и вынуждает увеличивать объем и трудоёмкость проведения доводочных испытаний насосов.