Модель течения в рабочем колесе центробежного насоса

В соответствии с результатами анализа особенностей зарубежной технологии проектирования и создания изделий авиационно-космической техники прослеживается сертификационная направленность всех видов работ, начиная с этапа эскизного проектирования, что предъявляет особо высокие требования к качеству расчётных методик, алгоритмов и программного обеспечения, использующихся при расчётных проработках проекта. Без опережающего уровня отечественных разработок в области моделирования гидродинамических процессов в системах летательных аппаратов (ЛА) в ближайшее десятилетие станет невозможным конкурировать с зарубежными разработчиками авиационных и ракетно-космических систем. В соответствии с современными теоретическими и экспериментальными исследованиями картина течения в проточной части лопастной машины представляет собой сложную суперпозицию основного и вторичного течения. В статье рассмотрена методика расчета течения жидкости в межлопаточном канале центробежного рабочего колеса с конечным числом лопаток, построение энергетических характеристик рабочего колеса и его оптимизация по числу лопаток. Расчет состоит из двух частей: во-первых, определение теоретического напора с учетом влияния конечного числа лопаток на основе анализа силового взаимодействия, и, во-вторых, определение гидравлических потерь в рабочем колесе интегрированием напряжений трения по ограничивающим поверхностям. Результаты обеих частей используются для оптимизации числа лопаток в рабочем колесе насоса. Аналитическим путем получены уравнение для напора в точке и коэффициент влияния конечного числа лопаток. С учетом закона трения получили выражение для потери напора. Изложенная методика расчета пространственного пограничного слоя является достаточно простой и наглядной и дает приближенные результаты, позволяющие производить оценку искомых величин. Однако существует необходимость в дальнейшей проработке метода для приведения его к виду, позволяющему рассчитывать трехмерное течение рабочего тела в канале произвольной формы. На основе результатов теоретических исследований был разработан алгоритм и программа расчета, позволяющая рассчитывать локальные значения. Результаты проведённого расчета теоретического напора в рабочем колесе могут быть использованы для уточненного расчета центробежного насоса.