Способ обработки результатов кавитационных испытаний насосов турбонасосных агрегатов с целью получения аппроксимирующей функции

Автор: Торгашин А.С., Жуйков Д.А., Назаров В.П., Бегишев А.М.

Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau

Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника

Статья в выпуске: 3 т.23, 2022 года.

Бесплатный доступ

При проектировании ракетных двигателей решается задача обеспечения заданных основных конструктивных параметров. В связи с повышением требований к изделиям ракетно-космической техники, возрастают и требования к обеспечению энергетической эффективности всех входящих в него элементов. Как правило, задача повышения энергетических характеристик ракетного двигателя осуществляется увеличением давления в камере сгорания и частоты вращения вала турбонасосного агрегата. Увеличение частоты вращения вала турбонасосного агрегата требует обеспечения бескавитационного режима работы насоса с отсутствием кавитационного срыва. Данную проблему можно решить различными способами: конструктивным улучшением насоса или увеличением параметра давления на входе в насос. Однако слишком большое увеличение давления на входе невозможно, так как это приведет к увеличению толщины стенок топливных баков ракеты и соответствующему увеличению массы всей ракеты. Включение шнека хоть и не гарантирует бескавитационной работы при любом входном давлении, однако является наиболее предпочтительным способом. Геометрия проточиной части как шнекового преднасоса, так и лопаток насоса проектируется с учетом обеспечения бескавитационного режима работы. При проектировании, на этапе экспериментальной отработки режимов насоса, возможно применение методов вычислительной гидродинамики (Сomputational Fluid Dynamics, CFD). Данные методы применяются в различных областях общего машиностроения и хорошо себя зарекомендовали. Однако насос ракетного двигателя отличается высоким перепадом давлений при относительно малых габаритах. Возникает вопрос об адаптации методов CFD к моделированию кавитационных испытаний. Данная работа направлена на выведение функции, аппроксимирующей группу данных об испытании насоса турбонасосного агрегата с целью ее дальнейшей адаптации для методов CFD.

Еще

Кавитация, турбонасосный агрегат, жидкостный ракетный двигатель, численное моделирование

Короткий адрес: https://sciup.org/148325785

IDR: 148325785   |   DOI: 10.31772/2712-8970-2022-23-3-498-507

Список литературы Способ обработки результатов кавитационных испытаний насосов турбонасосных агрегатов с целью получения аппроксимирующей функции

  • Биркгоф Г., Сарантонелло Э. Струи, следы и каверны: пер. с англ. под ред. Г. Ю. Степанова. М.: Мир, 1964, 466 с.
  • Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация: пер. с англ. под ред. В. И. Полежаева М.: Мир, 1974, 688 с.
  • Петров В. И., Чебаевский В. Ф. Кавитация в высокооборотных лопастных насосах. М.: Машиностроение, 1982. 192 с.
  • Малюшенко В. В. Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование. М.: Машиностроение, 1977. 288 с.
  • Ломакин В. О., Бибик О. Ю. Влияние эмпирических коэффициентов модели Рэлея - Пле-сетта на расчетные кавитационные характеристики центробежного насоса // Гидравлика. 2017. № 1(3). [Электронный ресурс]. URL: http://hydrojournal.ru/images/JOURNAL/NUMBER3/ LBK.pdf.
  • Моделирование срывной кавитационной характеристики бустерного турбонасосного агрегата и сравнение экспериментальных и численных результатов / И. С. Казённов, Ю. И. Кана-лин, Н. П. Полетаев, И. А. Чернышева // Вестник Самарского гос. аэрокосмич. ун-та. 2014. № 5(47), ч. 1. С. 188-198.
  • Попов Е. Н. Моделирование пространственного течения жидкости в кислородном насосе ЖРД с учетом кавитации // Труды НПО Энергомаш. 2010. № 27. C. 65-94
  • Краева Е. М. Высокооборотные центробежные насосы / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2011. 210 с.
  • Яременко В. В. Испытания насосов: справоч. пособ. М.: Машиностроение, 1976. 224 с
  • Маликов М. Ф. Основы метрологии. Ч. 1. Учение об измерении. М.: Комитет по делам мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР, 1949. 479 с.
  • Song, Pengfei & Zhang, Yongxue & Xu, Coolsun & Zhou, X & Zhang, Jinya. (2015). Numerical studies in a centrifugal pump with the improved blade considering cavitation // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 72. 032021. 10.1088/1757-899X/72/3/032021.
  • DONG Liang, SHANG Huanhuan, ZHAO Yuqi, LIU Houlin, DAI Cui, WANG Ying. Study on unstable characteristics of centrifugal pump under different cavitation stages // Journal of Thermal Science. 2019. Vol. 28, No. 4. P. 608-620.
  • LIU Hou-lin; LIU Dong-xi; , WANG Yong; WU Xian-fang; WANG Jian; DU Hui; Experimental investigation and numerical analysis of unsteady attached sheetcavitating flows in a centrifugal pump. // Journal of Hydrodynamics. 2013. No. 25(3). P. 370-378.
  • Пискунов Н. С. Дифференциальное и интегральное исчисление для втузов. М.: Наука, 1985. 432 с.
  • Березин И. С., Жидков Н. П. Методы вычислений. М.: Государственное издательство математической литературы, 1962. 464 с.
Еще
Статья научная