НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o064.Pdf (2750.77Кб)

УДК 62-137

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

В статье содержится методика исследования течения в проточной части принципиально нового осецентробежного насоса методами гидродинамического моделирования в программном пакете STAR CCM+.    Задачей исследования было определение нормальных и кавитационных характеристик насоса с новым типом проточной части, а также оптимизация геометрических параметров такого насоса. Эта задача решалась авторами на примере насоса для горячего теплоносителя, к кавитационным качествам и энергоэффективности которого предъявлялись высокие требования (гидравлический КПД до 87%, критическое значение кавитационного запаса до 2,2 м).
Также уделено внимание методам численного  решения задачи моделирования двухфазного течения в таком насосе, что необходимо для более точного моделирования кавитационных явлений в насосе и исследованию работы на жидкостях с высоким газосодержанием.
Гидродинамическое моделирование проводилось на вычислительном кластере кафедры Э-10 МГТУ им. Н.Э. Баумана, течение в насосе моделировалось в нестационарной постановке задачи с использованием расчётной сетки размером в 1,5 миллиона ячеек. Одновременно в МГТУ им. Н.Э. Баумана был изготовлен методом 3D-печати и испытан на стенде кафедры макет насоса, результаты испытаний которого и сравнение их с расчетными данными также приведены в статье. Погрешность результатов расчета по напору насоса не превышает 5%.
Результаты моделирования могут представлять интерес как для специалистов в области гидродинамического моделирования, так и для проектировщиков подобных насосов. Авторы также сообщают об изготовлении полноразмерного опытного образца данного насоса с целью проведения его дальнейших испытаний и верификации изложенных в статье расчетных данных, в первую очередь, в части кавитационных характеристик
В статье содержится методика исследования течения в проточной части принципиально нового осецентробежного насоса методами гидродинамического моделирования в программном пакете STAR CCM+.

1. Brennen C.E. Fundamentals of Multiphase Flows. Cambridge: Cambridge University Press, 2005. 410 p.
2. Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD. 3^rd ed. DCW Industries, 2006. 515 с.
3. Ding H., Visser F.C., Jiang Y., Furmanczyk M. Demonstration and Validation of a 3D CFD Simulation Tool Predicting Pump Performance and Cavitation for Industrial Applications //Journal of Fluids Engineering. 2011. Vol . 133, no . 1. P . 011101-011101-14. DOI :10.1115/1.4003196
4. Васин В.А., Анкудинов А.А., Циммерман С.Д. Основные направления развития гидромашиностроения на Калужском турбинном заводе // Вестник ЮУрГУ. Сер. Машиностроение. 2005. № 1 (41). С. 58-64.
5. Карелин В.Я. Кавитационные явления в центробежных и осевых насосах. М.: Машиностроение, 1976. 325 с.
6. Кнэпп Р., Дейли Дж., Хеммит Ф. Кавитация: пер. с англ. М.: Мир, 1974. 687 с.
7. Крючков А.Н. Акустико-вихревой резонанс шнека авиационного топливного насоса // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2006. № 1. С. 93-100.
8. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа : учеб. для вузов. 7-е изд., испр. М.: Дрофа, 2003. 840 с. (Классики отечественной науки).
9. Ломакин В.О., Петров А.И. Верификация результатов расчета в пакете гидродинамического моделирования STAR-CCM+ проточной части центробежного насоса АХ 50-32-200 // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2012. Cпец. вып. C. 6-9.
10. Ломакин В.О. Численное моделирование проточных частей макетов насосов и верификация результатов моделирования путем сравнения экспериментально полученных величин с расчетными // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 5. С. 52-62. DOI: 10.7463/0512.0356070
11. Ломакин В.О. Разработка метода оптимального проектирования отводящего устройства нефтяного магистрального насоса: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2013. 21 с.
12. Перник А.Д. Проблемы кавитации. Л.: Судостроение, 1966. 439 с.
13. Петров В.И., Чебаевский В.Ф. Кавитация в высокооборотных лопастных насосах. М.: Машиностроение, 1982. 191 с.
14. Пирсол И. Кавитация: пер. с англ. М.: Мир, 1975. 96 с.
15. Пиунов В.Ю., Константинов Р.И., Кузнецов А.Л., Фабрин Ю.Н., Холопова И.Ю. Современные направления повышения всасывающей способности насосов ЖРД // Двигатель. 2013. № 3 (87). С. 40-42.
16. Patankar S. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. New York: Hemisphere Publishing Corporation, 1980.