Оценка величины статической и динамической осевой силы, действующей на рабочее колесо с применением метода математического моделирования потока в проточной части гидромашины

Авторы

  • С. О. Луговая ПАО «ВНИИАЭН» Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного и энергетического насосостроения, Ukraine
  • А. А. Руденко ПАО «ВНИИАЭН» Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного и энергетического насосостроения, Ukraine
  • А. С. Матвеева ПАО «ВНИИАЭН» Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного и энергетического насосостроения, Ukraine
  • Д. С. Брижик Сумский государственный университет, Ukraine

Ключевые слова:

рабочее колесо, осевая сила, численное исследование

Аннотация

Повышение требований надежности работы насосов ставит задачу более точной оценки на стадии проектирования машины ее интегральных характеристик, включая и оценку гидродинамических сил. Существующие аналитические методики для оценки величины осевой силы, действующей на рабочее колесо насоса, основаны на допущениях, которые не позволяют учесть реальную структуру течения в боковых пазухах и геометрию пазух, распределение статического давления на выходе из рабочего колеса, нестационарные процессы, которые имеют место при работе насоса как на режимах, близких к оптимальному, так и на нерасчетных режимах. В настоящее время все большее значение приобретает метод численного моделирования течения в проточной части гидромашины при изучении особенностей структуры течения для различных режимов ее работы, а также для оценки любых интегральных характеристик, в том числе и осевой силы. В данной работе выполнен обзор совместных исследований, проведенными специалистами ОАО «ВНИИАЭН» и магистрами кафедры прикладной гидроаэромеханики Сумского государственного университета по оценке величины стационарной и нестационарной составляющих осевой силы для насосов различного конструктивного исполнения. Моделирование течения в проточной части выполнялось путем численного решения системы уравнений Рейнольдса и уравнения неразрывности. Для замыкания системы уравнений использовалась стандартная k–ε-модель турбулентности. Моделирование выполнялось в стационарной и нестационарной постановках для вязкой несжимаемой среды. В результате исследований выполнена оценка величины стационарной и нестационарной составляющих осевой силы для рабочего колеса двустороннего входа для режимов: оптимального и 0,5Qопт, а также для рабочего колеса диагональной ступени с разгрузочными отверстиями на основном диске. Приведены результаты сравнения величин осевой силы, полученных численно и с использованием аналитических методик.

Биографии авторов

С. О. Луговая, ПАО «ВНИИАЭН» Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного и энергетического насосостроения

кандидат технических наук

А. А. Руденко, ПАО «ВНИИАЭН» Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного и энергетического насосостроения

кандидат технических наук

Библиографические ссылки

Lomakin A.A. (1966) Tsentrobezhniye i oseviye nasosy / Lomakin A.A. – M.: Mashinostroyeniye. – 361 p.

Gulich J.F. (2010) Centrifugal Pumps. – Springer. – 964 p.

Marjan Gantar, Dr. Dusan Florjancic, Dr. Brane Sirok (2001): Hydraulic Axial Thrust in Multistage Pump. Proceedings of ASME FEDSM’01, vol. 124, pp. 336-341.

Stefania Della Gatta, Simone Salvadori, Paolol Adami, Laura Bertolazzi (2006): Study for Assessment of Axial Thrust Balance in Centrifugal Multistage Pumps. Proceedings of Conference on Modeling Fluid Flow CMFF’06, Budapest, Hungary, September 6-9.

Simone Salvadori, Stefania Della Gatta, Paolol Adami, Laura Bertolazzi: Development of CFD Procedure for the Axial Thrust Evaluation in Multi-stage Centrifugal Pumps. http://www.weiroilandgas.com/Default.aspx (Digital resource).

Загрузки

Опубликован

2015-12-31

Выпуск

Раздел

Аэро- и гидромеханика в энергетических машинах