Динамика потока на участках элементов тракта подачи турбонасосного агрегата жидкостных ракетных двигателей

Динамика потока на участках элементов тракта подачи турбонасосного агрегата жидкостных ракетных двигателей

Автор: Арнгольд А.А., Зуев А.А., Толстопятов М.И., Дубынин П.А.

Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau

Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника

Статья в выпуске: 2 т.23, 2022 года.

Бесплатный доступ

В работе исследуются участки динамически нестабилизированных течений, характерных для элементов проточных частей турбонасосных агрегатов жидкостных ракетных двигателей; участки прямоугольного переменного сечения, цилиндрического переменного сечения, вращательных течений в полостях с неподвижными стенками, неподвижной и вращающейся стенками. К характерным элементам относятся: подводящие и отводящие аппараты, боковые полости между ротором и статором, полости гидродинамических уплотнений и элементы межлопаточного канала центробежных насосов и газовых турбин. Ввиду характерных особенностей режимных и конструктивных параметров, начальные участки динамически нестабилизированных течений являются преобладающими в проточных частях агрегатов подачи. Данные участки оказывают существенное влияние на энергетические параметры агрегата и влияют на теплообменные процессы и, как следствие, на надежность элементов конструкций. В характерных элементах систем подачи реализуется как ламинарный, так и турбулентный режимы течения рабочего тела. С использованием методов теории пространственного пограничного слоя, определены характерные параметры пограничного слоя, такие как: толщина динамического пограничного слоя, вытеснения и потери импульса. Получены зависимости для определения скорости ядра течения, необходимые для оценки потерь в зависимости от длины характерных участков. В целях достоверного определения энергетических параметров необходим корректный выбор законов трения и профилей скорости в пограничном слое и учет начального участка. Полученные зависимости учитывают профиль распределения скорости в пограничном слое на характерных участках для случаев ламинарного и турбулентного режимов.

Еще

Участок динамически нестабилизированного течения, скорость, потери по длине, пространственный пограничный слой

Короткий адрес: https://sciup.org/148324806

IDR: 148324806   |   DOI: 10.31772/2712-8970-2022-23-2-242-261

Список литературы Динамика потока на участках элементов тракта подачи турбонасосного агрегата жидкостных ракетных двигателей

  • Киселев Ф. Д. Диагностика разрушений и оценка эксплуатационной работоспособности рабочих турбинных лопаток авиационных двигателей // Вестник Московского авиационного ин-та. 2019. Т. 26. № 4. С. 108-122.
  • Григорьев В. А., Загребельный А. О., Калабухов Д. С. Совершенствование параметрической модели массы газотурбинного двигателя со свободной турбиной для вертолетов // Вестник Московского авиационного ин-та. 2019. Т. 26. № 3. С. 137-143.
  • Милешин В. П., Семёнкин В. Г. Расчетное исследование влияния числа рейнольдса на характеристики первой типовой ступени компрессора высокого давления // Вестник Московского авиационного ин-та. 2018. Т. 25. № 2. С. 86-98.
  • Влияние центробежных массовых сил на теплоотдачу при обтекании потоком воздуха вогнутой поверхности с поперечными выступами/ А. В. Ильинков, Р. Р. Габдрахманов, В. В. Так-мовцев, А. В. Щукин // Вестник Московского авиационного ин-та. 2018. Т. 25. № 1. С. 39-48.
  • Горелов Ю. Г., Строкач Е. А. Анализ закономерностей расчета коэффициента теплоотдачи от газа на входных кромках сопловых лопаток турбин высокого давления // Вестник Московского авиационного ин-та. 2016. Т. 23. № 1. С. 80-85.
  • Определение коэффициента теплоотдачи на пере лопатки турбины на нерасчётных режимах работы / М. А. Щербаков, Д. А. Воробьев, С. А. Маслаков, Ю. А. Равикович // Вестник Московского авиационного ин-та. 2013. Т. 20. № 3. С. 95-103.
  • Краева Е. М. Энергетические параметры высокооборотных насосов малого расхода // Вестник Московского авиационного ин-та. 2011. Т. 18. № 3. С. 104-109.
  • Дисковое трение при определении баланса мощностей турбонасосных агрегатов жидкостных ракетных двигателей / А. А. Зуев, В. П. Назаров, А. А. Арнгольд, И. М. Петров // Вестник Пермского нац. исследоват. политехи, ун-та. Аэрокосмическая техника. 2019. № 57. С.17-31.
  • Методика определения дискового трения малорасходных центробежных насосов / А. А. Зуев, В. П. Назаров, А. А. Арнгольд, И. М. Петров // СибЖНТ. 2019. Т. 20, № 2. С. 219227. Doi: 10.31772/2587-6066-2019-20-2-219-227.
  • Numerical Research on the Energy Loss of a Single-Stage Centrifugal Pump with Different Vaned Diffuser Outlet Diameters./ F. Lai, X. Zhu, G. Li, L. Zhu, F. Wang // EnergyProcedia. 2019. Vol. 158. P. 5523-5528. Doi: 10.1016/j.egypro.2019.01.592.
  • Numerical investigation of influence of the clocking effect on the unsteady pressure fluctuations and radial forces in the centrifugal pump with vaned diffuser / W. Jiang, G. Li, P. Liu, L. Fu // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2016. Vol. 71. P. 164-171. Doi: 10.1016/ j .icheatmasstransfer.2015.12.025.
  • Efficient CFD evaluation of the NPSH for centrifugal pumps / M. Lorusso, T. Capurso, M. Torresi et al. // Energy Procedia. 2017. Vol. 126. P. 778-785. Doi: 10.1016/j.egypro.2017.08.262.
  • Optimal design of multistage centrifugal pump based on the combined energy loss model and computational fluid dynamics / C. Wang, W. Shi, X. Wang et al. // AppliedEnergy. 2017. Vol. 187. P. 10-26. Doi: 10.1016/j.apenergy.2016.11.046.
  • Bakhshan Y., Omidvar A. Calculation of friction coefficient and analysis of fluid flow in a stepped micro-channel for wide range of Knudsen number using Lattice Boltzmann (MRT) method. // Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications. 2015. Vol. 440. P. 161-175. Doi: 10.1016/j.physa.2015.08.012.
  • Numerical study of laminar flow and friction characteristics in narrow channels under rolling conditions using MPS method / M. A. Basit, W. Tian, R. Chen et al. // Nuclear Engineering and Technology. 2019. Doi: 10.1016/j.net.2019.06.001.
  • Галактионов А. Ю., Хлупнов А. И. Численный расчет нестационарных аэродинамических характеристик цилиндрических моделей в условиях сверхзвукового ламинарного обтекания // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2015. № 5. С. 4-13. Doi: 10.18698/0236-3941-2015-5-4-13.
  • Афанасьев В. Н., Егоров К. С., Кон Дехай. Верификация моделей турбулентности при анализе структуры турбулентного пограничного слоя около прямоугольного выступа на пластине // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2018. № 6. С. 72-89. Doi: 10.18698/0236-3941-2018-6-72-89.
  • Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя М. : Наука, 1974. 712 с.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp