WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

В рамках классического подхода к исследованию ПС получена полино-миальная зависимость четвертой степени продольной скорости от текущей высоты n в предотрывной зоне (т. на рис. 4.1 – вблизи экстремума ) с неизвестным параметром – толщины ПС. Для определения этого параметра в точке * (, см. рис. 4.1), расположенной в непосредственной близости к точке (), использован эмпирический метод Л.Г. Лойцянского для расчёта турбулентного ПС с заданным распределением давления во внешнем потоке. Следующим шагом явилось привлечение балансового соотношения сил на стенке при и. В итоге было получено квазинеобходимое условие отсутствия продольного отрыва в виде

, (4.1)

где и - силы от вязкого трения и продольного градиента давления, (для РК) (для НА) – скорость внешнего потока при n =, определённая по ПП. Из неравенства (4.1) следует: для отсутствия продольного отрыва необходимо, по крайней мере, чтобы в непосредственной близости от точки возможного начала попятного движения на контуре профиля сила от молекулярной вязкости на нём, пропорциональная неотрицательной второй производной, превосходила силу от положительного продольного градиента давления во внешнем потоке.

Квазинеобходимое условие отсутствия поперечного отрыва от

осесимметричных обводов SH следует из общего уравнения баланса количества движения во вращающейся с постоянными угловыми скоростями системе координат для его проекции на радиальное направление. Схематичные представления радиальных усилий, а также актуальных зон их действия, показаны на рис. 4.2.

а б

Рис.4.2.Схема радиальных усилий на обводах и кинематика потока

на развертке обвода.

Баланс сил записан в виде (индекс опущен)

(4.2)

где и - суммы сил предотвращающих отрыв и способствующих ему; - поперечная скорость, а - проекция на направление во внешней части двумерного ПС [], - левая виртуальная граница этой части; - след средней линии тока для межлопастного канала на обводе (см. рис. 4.2б, где - виртуальная точка начала возможного поперечного отрыва). Далее записаны силы: ; ; и - без учёта малого слагаемого, связанного с кривизной, - кинематический коэффициент турбулентной вязкости; ; ; - сила от конвективного ускорения.

Квазинеобходимое условие отсутствия поперечного отрыва получено в виде:

, (4.3)

Выполнение неравенств (4.3), где - логическое «так что», приводит к выводу: для отсутствия начала поперечного отрыва на участках обводов необходимо, по крайней мере, чтобы баланс проекций гидродинамических сил на радиальное направление для внешней части ПС выполнялся при конвективном ускорении, ориентированном к стенке.

Условие (4.3) справедливо и для обводов при подстановке.

Силы, входящие слагаемыми в и, вычисляются непосредственно, либо по результатам действия ПП. Определение сил и, связано с известными трудностями. Развит следующий подход. В точке и на интервале ПС эпюра поперечной скорости аппроксирована полиномом второй степени с краевыми условиями. Для диффузорного течения из уравнения неразрывности следует. Физически непротиворечиво положить, что и во всей внешней части ПС, а при отсутствии отрыва - малое по модулю число. Отсюда следует, что. Тогда для второй производной и модуля среднего значения первой производной на интервале имеем

(4.4)

При известной определяется. Для приближенного нахождения, используется теория пути смешения Л. Прандтля и качественная аналогия эпюры с эпюрой продольной скорости на периферийной части начального участка области смешения в плоской затопленной струе, для которой имеются надёжные экспериментальные данные. В результате для получено выражение

(4.5)

где - длина пути смешения; a=3, в=0,255, и с=0,0246.

По условиям (4.1) и (4.3) проведена серия расчётов обтекания ЛС с подачами. При этом для алгоритма (4.2)-(4.5) прибли-женно, но с достаточным и изложенным в работе обоснованием полагалось:, где, определены по ПП.

Выборочные результаты расчётов по условию (4.1) в виде зависимостей () в т. для сторон (-) профилей при подаче приведены на рис. 4.3. На графиках для каждого ряда звёздочками отмечены точки, начиная с которых при дальнейшем увеличении молекулярной вязкости РТ условие (4.3) выполняется. Сплошные вертикальные линии с косой подштриховкой являются граничными при одновальном приводе SH, штриховые – при двухвальном.

а б

Рис. 4.3. Зависимости от для распределений и ;

(сила отнесена к единице количества движения).

Результаты поверочных расчётов выполнимости условия (4.3)

Таблица.4.1- на обводах

Таблица.4.2- на внутренних обводах

Ряд

Точка

 

3529

206

1706

2062

-0,39

(1)

12

-45

2414

55

731

1752

0,07

(1)

2

-16

 

1393

10

231

1265

0,10

(1)

2

-95

5572

1,5

133

5386

1,50

(12)

3

0

Ряд

Точка

 

 

 

 

2946

2508

119

(19)

325

-6

 

2669

2339

132

(33)

196

2

 

 

2646

2451

61

(18)

136

-2

 

 

6080

5142

584

(67)

356

0

В таблицах 4.1 и 4.2 содержатся данные для и соответственно о значениях радиальных сил, отнесенных к единице массы, в наиболее опасных виртуальных точках возможного поперечного отрыва на для выходной части ЛС и в точках на входе в ЛС. Числа в скобках – значения. Видно, что, как и для продольного отрыва, наиболее опасными в отношении отрывных явлений оказались ЛС. Однако, если РТ является сырая нефть с коэффициентом, заключённым в пределах, то условие (4.3) будет по преимуществу удовлетворяться.

В приложение включены материалы по отдельным конструктивным проработкам SM для различных технико-энергетических применений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Сформулируем обобщающие результаты настоящей работы.

  1. Аргументирована актуальность и дана постановка научно-практической задачи повышения и МЛН малой быстроходности с возможным её позитивным решением при использовании идеи полирядности ступеней.
  2. Обоснована целесообразность проведения КЭ и предпочтительность применения в процессе его выполнения предметно ориентированного ПП, реализующего алгоритм МГИУ.
  3. Рассмотрена гамма эскизно-проектных решений для SМ при их функционировании на жидкости и газе. Изложено существо преобразований энергии и момента количества движения в ПЧ и ЛС SМ.
  4. На концептуальном уровне получены первоначальные оценки ожидаемого увеличения в SH приведенной удельной напорности в 1,5 и более раз, а также повышения полного кпд на 57 % по сравнению с НС.
  5. Для трёхрядного SH на малые подачи поставлен и реализован КЭ, позволивший установить следующие новые результаты:

возможность достижения концептуально-прогнозированного уровня приведенной удельной напорности и кпд;

по пространственным распределениям скоростей, давления, напряжений трения в ПЧ и ЛС ступеней SH и НС установлены зоны наиболее опасные в отношении возникновения кавитационных и отрывных явлений;

по совокупности численных реализаций для номинального и нерасчётных режимов работы SH в диапазоне подач, построены внешние характеристики ступеней и SH в целом;

из сопоставления прогнозных рабочих характеристик ступеней SH с экспериментальными для ЦЦО МЛН, разработанными фирмой Новомет, сделан вывод, что в сравнении с Ц МЛН в SH на расчётном режиме достижимо преимущество по напорности на 40 % при одновальном приводе и на 80 % при двухвальном, а по кпд – на 15 %; в сравнении с ЦО МЛН – по напорности на 20 % и 50 % при одно- и двухвальном приводе SH соответственно, по кпд также 15 %.

анализ качеств биплановых ЛС не выявил их преимуществ по и в сравнении с моноплановыми ЛС.

6. Осуществлена углублённая детализация предотрывных турбулентных течений РТ в межлопастных каналах РО каждого ряда с получением аналитических квазинеобходимых условий отсутствия продольного и поперечного отрывов.

7. Для всех и SH в целом при определены граничные

значения коэффициента РТ, начиная с которых квазинеобходимые условия

безотрывного обтекания SH удовлетворяются.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

  1. Ельзароок Фарадж Ахмед. Проектирование и расчётные исследования гидродинамических свойств полирядного высоконапорного насоса на малые подачи/ Моргунов Г.М., Моргунов К.Г., Ельзароок Ф.А.// «Вестник МЭИ», 2007, № 6, стр. 96-105.
  2. Ельзароок Фарадж Ахмед. Новые способы повышения напора ступеней секционных насосов/ Ельзароок Ф.А., Моргунов Г.М.// Тез. докл. 11-й МНТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». – М.: МЭИ, 2005, т.3, стр. 225,226.
  3. Ельзароок Фарадж Ахмед. S-насосы как альтернативное решение для высоконапорных нагнетательных гидромашин малой быстроходности/ Ельзароок Ф.А., Моргунов Г.М.// Тез. докл. Международной студенческой НТК «Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика». – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005, стр. 18.
  4. Ельзароок Фарадж Ахмед. Анализ особенностей рабочего процесса полирядных многоступенчатых лопастных насосов малой быстроходности/ Ельзароок Ф.А., Емельяненко А.С., Моргунов Г.М.// Тез. докл. В 3-х т. 12-й МНТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». – М.: МЭИ, 2006, т.3, стр. 247,248.
  5. Ельзароок Фарадж Ахмед. Многоступенчатые S-насосы. Проектные решения и гидродинамические показатели/ Ельзароок Ф.А., Емельяненко А.С.// Труды МНТ и НМК «Гидрогазодинамика, гидравлические машины и гидропневмосистемы». – М: МЭИ, 2006, стр. 85-88.
  6. Ельзароок Фарадж Ахмед. Анализ распределений гидродинамических функций в полирядном многоступенчатом насосе/ Ельзароок Ф.А., Моргунов Г.М.// Тез. докл. Всероссийской студенческой НТК «Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика». –М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007,стр. 15,16.

Список принятых сокращений и обозначений.

ГД – гидродинамическая (задача и др.);

КЭ – компьютерный эксперимент;

ЛВН – лабиринтно-винтовой насос;

ЛМ, ЛС – лопастная (лопаточная) машина, система;

МГИУ; МЛН; ММ – метод граничных интегральных уравнений; многоступенчатый лопастной насос; математическая модель;

НА – направляющий аппарат;

НС – насос сравнения;

ПП – программный продукт;

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»