Методическое и алгоритмическое обеспечение системного анализа гидродинамических процессов и прогнозирования рабочих характеристик промышленных погружных центробежных насосов

• Автор: Петров, Виктор Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Серпухов
• Количество страниц: 179 с. : ил.

РАЗДЕЛ 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОДХОДОВ К АНАЛИЗУ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОГНОЗИРОВАНИЮ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ППЦН
1.1 Одномерные эмпирические методы анализа
1.2 Экспериментальные методы анализа
1.3 Численные методы анализа
1.4 Выводы и постановка задачи исследования
РАЗДЕЛ 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АНАЛИЗА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ППЦН В ТРЕХМЕРНОЙ ПОСТАНОВКЕ С УЧЕТОМ ГРАНИЦ ПРИМЕНИМОСТИ ЗАМЫКАЮЩИХ СООТНОШЕНИЙ ДЛЯ УРАВНЕНИЙ РЕЙНОЛЬДСА
2.1 Постановка задачи
2.2 Математическая модель гидродинамических процессов ППЦН и используемые замыкающие соотношения
2.2.1 Модель Рейнольдсовых напряжений
2.2.2 Двухпараметрическая модель к - £
2.2.3 Нелинейная модификация модели к - £
2.3 Методы решения
2.4 Верификация элементов модели
2.4.1 В ерификационный расчет турбулентного отрыва и
последующего присоединения потока
2.4.2 Верификационный расчет вторичных течений в канале
2.5 Практическая реализация методики анализа гидродинамических
процессов и прогнозирования рабочих характеристик ППЦН на примере двух типов конструкций
2.5.1 Ступень ЭЦНД5А
2.5.2 Ступень П5800И
2.6 Выводы

РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПОСТРОЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ РАЗНОСТНЫХ СЕТОК ПРОТОЧНОГО ТРАКТА ППЦН С УЧЕТОМ ЕГО КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ НА ОСНОВЕ ГЕКСАЭДРИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
3.1 Разработка алгоритма построения разностной сетки
3.1Л Разделение геометрии проточной части
3 Л .2 Разработка алгоритма определения границ расчетной области
3.1.3 Построение интерполяционных полиномов по существующим множествам граничных точек
3.1.4 Разработка блочной структуры и алгоритма внутреннего разбиения блоков
3.1.5 Проверка эффективности предложенной методики на основании качества получаемых расчетных ячеек
3.1.6 Процедура сборки полной разностной сетки проточного тракта ППЦН
3.1.7 Определение параметров расчетной модели и обработка результатов расчета
3.2 Реализация алгоритмов автоматического построения разностной сетки
3.3 Проверка работы алгоритма на примере радиальной центробежной ступени
3.4 Выводы
РАЗДЕЛ 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ШЕРОХОВАТОСТЕЙ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И НАЛИЧИЯ ВТОРОСТЕПЕННЫХ ПОЛОСТЕЙ НА РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ППЦН
4.1 Оценка влияния шероховатости внутренних поверхностей на рабочие характеристики ППЦН
4.2 Подходы к моделированию турбулентных течений в областях с шероховатыми стенками
4.2.1 Модельная задача о гидравлическом сопротивлении в шероховатых трубах

4.2.2 Анализ влияния величины шероховатости внутренних поверхностей на рабочие характеристики ППЦН
4.2.3 Анализ результатов, полученных с использованием предложенной методики
4.3 Оценки влияния течения жидкости во второстепенных ППЦН на его рабочие характеристики
4.3.1 Анализ влияния течений во второстепенных полостях насосана его рабочие характеристики в одноступенчатой постановке
4.3.2 Анализ влияния течений во второстепенных полостях насосана его рабочие характеристики в двухступенчатой постановке
4.3.3 Анализ результатов, полученных с использованием предложенной методики
4.4 Реализация учета шероховатости стенок проточного тракта и второстепенных полостей в рамках автоматического алгоритма
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература

большего количества расчетных элементов, что приводит к увеличению стоимости и времени расчета. Количественный недостаток может быть решен путем преобразованием тетраэдров в многогранники, такой способ, в частности, используется в расчетном коде 81аг-ССМ— [89], однако проблему численной диффузии это метод решает лишь частично. И плохо работает в областях малого геометрического размера. Построение гексаэдрических сеток автоматическими методами для произвольных областей практически невозможно, особенно это касается сеток с доминирующими сеточными линиями. Существуют способы разбиение тетраэдров на гексаэдры, но в этом случае, как и в случае тетраэдров, сеточные линии не имеют основного направления, а располагаются практически хаотично. Все приведенные аргументы, а также численные исследования [75], показывают преимущества гексаэдрической сетки, однако ее построение для сложных областей, к которым относятся насосы, как было сказано ранее, полностью автоматическими методами трудно реализуемо.
и(хД)
и(хД)
Рисунок 2.5 Значение функции: а) - истинное; б) - с влиянием численной диффузии.

Рисунок 2.6 Деградация кинетической энергии турбулентности