Методика определения дискового трения малорасходных центробежных насосов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Малорасходные центробежные насосы в настоящее время находят широкое применение в системах топливоподачи жидкостных ракетных двигателей малой тяги, двигателях коррекции и ориентации космических аппаратов, в составе бортовых источников мощности, газогенераторных системах надува топливных баков, системах терморегулирования летательных и космических аппаратов.

При проектировании малорасходных центробежных насосов аэрокосмического назначения зачастую используют методы расчета и оптимизации проточной части в большей степени соответствующие расчетным методикам полноразмерных центробежных насосов, что ограничивает режимный и конструктивный потенциал насосов и влияет на их энергетические параметры и надежность. Требования обеспечения надежности зачастую приводят к необходимости резервирования агрегатов и систем топливоподачи.

Поэтому, несмотря на большой объем проведенных научно-исследовательских работ, разработка методики проектирования малорасходных центробежных насосов с высокими энергетическими и эксплуатационными параметрами аппаратов остается актуальной задачей ракетного двигателестроения.

В статье проведен анализ режимных параметров малорасходных центробежных насосов, используемых в энергетических системах летательных и космических аппаратов. С учетом используемых рабочих тел и диапазона температурного режима выявлено, что в полости между рабочим колесом и корпусом насоса реализуется ламинарное вращательное течение с характерными числами Рейнольдса в диапазоне .

С учетом конструктивных особенностей и применяемых схем разработана методика определения потерь мощности на дисковое трение рабочего колеса. Выражения для определения коэффициентов дискового трения согласуются с результатами, полученными другими авторами. Полученные выражения для ламинарного вращательного течения позволили определить математические зависимости для определения момента сопротивления и мощности дискового трения рабочего колеса малорасходного центробежного насоса.

Об авторах

Александр Александрович Зуев

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Автор, ответственный за переписку.
Email: dla2011@inbox.ru

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры двигателей летательных аппаратов

Россия, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Владимир Павлович Назаров

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Email: nazarov@mail.sibsau.ru

кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой двигателей летательных аппаратов

Россия, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Анна Анатольевна Арнгольд

АО «Красноярский машиностроительный завод»

Email: arngoldanna@mail.ru

начальник бюро спецсоединителей, приборов и пультов аппаратуры

Россия, 660123, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29

Иван Михайлович Петров

АО «Красноярский машиностроительный завод»

Email: petroof777@mail.ru

заместитель главного конструктора по двигателям, двигательным установкам и энергоустановкам

Россия, 660123, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29

Список литературы

  1. Fluid-induced rotordynamic forces on a whirling centrifugal pump / D. Valentini, G. Pace,. Pasini A. [et al.] // European Journal of Mechanics – B/Fluids. 2017. Vol. 61. P. 336–345. doi: 10.1016/j.euromechflu.2016.09.004.
  2. Liu M., Tan L., Cao S. Theoretical model of energy performance prediction and BEP determination for centrifugal pump as turbine // Energy. 2019. Vol. 172. P. 712–732. doi: 10.1016/j.energy.2019.01.162.
  3. New mode to operate centrifugal pump as impulse turbine / K. Sengpanich, E. L. J. Bohez, P. Thongkruer, K. Sakulphan // Renewable Energy. 2019. Vol. 140. P. 983–993. doi: 10.1016/j.renene.2019.03.116.
  4. The influence of blade outlet angle on the performance of centrifugal pump with high specific speed / H. Ding, Z. Li, X. Gong, M. Li // Vacuum. 2019. Vol. 159. P. 239–246. doi: 10.1016/j.vacuum.2018.10.049.
  5. Skrzypacz J., Bieganowski M. The influence of micro grooves on the parameters of the centrifugal pump impeller // International Journal of Mechanical Sciences. 2018. Vol. 144. P. 827–835. doi: 10.1016/j.ijmecsci.2017.01.039.
  6. Effects of modifying the blade trailing edge profile on unsteady pressure pulsations and flow structures in a centrifugal pump / N. Zhang, X. Liu, B. Gao [et al.] // International Journal of Heat and Fluid Flow. 2019. Vol. 75. P. 227–238. doi: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2019.01.009.
  7. Chen H., He J., Liu C. Design and experiment of the centrifugal pump impellers with twisted inlet vice blades // Journal of Hydrodynamics. Ser. B. 2017. No. 29(6). P. 1085–1088. doi: 10.1016/s1001-6058(16)60822-3.
  8. Yu R., Liu J. Failure analysis of centrifugal pump impeller // Engineering Failure Analysis. 2018. Vol. 92. P. 343–349. doi: 10.1016/j.engfailanal.2018.06.003.
  9. On the flow field and performance of a centrifugal pump under operational and geometrical uncertainties / S. Salehi, M. Raisee, M. J. Cervantes, A. Nourbakhsh // Applied Mathematical Modelling. 2018. Vol. 61. P. 540–560. doi: 10.1016/j.apm.2018.05.008.
  10. Бобков А. В. Влияние фактора малоразмерности на конструкцию нагнетателя центробежного типа // Успехи современной науки. 2017. Т. 4, № 2. С. 127–130.
  11. Бобков А. В. Геометрический критерий оптимизации конструкции лопаточной машины // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2013. № 6. С. 49.
  12. Бобков А. В. Энергетическая целесообразность увеличения числа ступеней в малоразмерном центробежном электронасосном агрегате // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 4. С. 84.
  13. Бобков А. В., Цветков Е. О. Повышение напорных качеств центробежного насоса системы терморегулирования // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2012. № 10. С. 110.
  14. Бобков А. В., Цветков Е. О. Особенности баланса потерь мощности в электронасосных агрегатах систем терморегулирования космических аппаратов // Известия Самарского науч. центра РАН. 2011. Т. 13, № 1–2. С. 290–292.
  15. Совершенствование агрегатов для транспортировки тепла в космических аппаратах / В. В. Двирный, Г. Г. Крушенко, В. В. Голованова [и др.] // Исследования наукограда. 2016. № 3–4 (18). С. 12–16.
  16. Обеспечение длительного ресурса малорасходных нагнетателей / В. В. Двирный, Г. В. Двирный, А. В. Хныкин [и др.] // Исследования наукограда. 2014. № 3 (9). С. 12–20.
  17. Краева Е. М. Энергетические параметры высокооборотных насосов малого расхода // Вестник Московского авиац. ин-та. 2011. Т. 18, № 3. С. 104.
  18. Краева Е. М. Расчет энергетических параметров высокооборотных центробежных насосов малой быстроходности // Известия вузов. Авиационная техника. 2010. № 1. С. 48–50.
  19. Краева Е. М. К расчету эксплуатационных параметров центробежных насосов малой быстроходности // Вестник СибГАУ. 2009. № 2 (23). С. 168–170.
  20. Бобков А. В., Каталажнова Н. И., Качалов А. А. Расчет полей линий уровня коэффициента быстроходности центробежного нагнетателя космического аппарата // Успехи современного естествознания. 2004. № 4. С. 50–51.
  21. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М. : Наука, 1974. 712 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Зуев А.А., Назаров В.П., Арнгольд А.А., Петров И.М., 2019

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах