О стабилизации раздела фаз частично смоченного диска с лопатками Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Ракетно-космические двигатели, энергетические установки и системы терморегулирования летательных аппаратов

Разряд между электродами осуществлялся от конденсатора, питаемого генератором типа УПУ-1М с регулируемым выходным напряжением от 7 до 14 кВ. Процессы зарядки и разрядки конденсатора проводились дистанционно пусковым реле высокого напряжения.

Опыты при работе РК в режиме кавитации позволили оценить распространение зоны активного потока в межлопаточных каналах РК с различной степенью диффузорности W = 1... 10.

Съемка РК через прозрачный покрывной диск и корпус насоса проводилась последовательно при снижении давления на входе в насос, вплоть до выхода каверны из межлопаточного канала колеса. Это позволило уточнить границы зоны активного потока, расходного течения и положение точек отрыва потока в каналах РК, присущих конструктивным и режимным особенностям высокооборотных НА.

В испытаниях использовались РК с размерами проточной части, соответствующими натурным насосам в широком диапазоне изменения режимных параметров НА: С2тШ2 = 0,025...0,14.

Анализ фотографий показал, что на режимах, предшествующих срыву работы НА, расходное течение обеспечивается узкой областью по напорной стороне

лопатки РК. Полученные фотографии показали наличие кавитационной зоны у задней стороны лопатки.

В каждой серии испытаний выполнялось до пятнадцати исследовательных снимков при изменении давления на входе в насос от 0,042 6 до 0,018 8 МПа вплоть до срыва работы РК. Отмечено нестабильное поведение в каналах РК кавитационных каверн в начальном периоде развития кавитационного режима обтекания. При дальнейшем снижении давления на входе в НА каверна увеличивалась, занимая значительный объем межлопаточного канала РК.

Библиографические ссылки

1. Чебаевский В. Ф., Петров, В. И. Кавитация в высокооборотных лопастных насосах. М. : Машиностроение, 1982.

2. Экспериментальные исследование и математическое моделирование нестационарных турбулентных течений в агрегате подачи энергодвигательных установок летательных аппаратов : отчет по НИР НК-711П.1.2.1. Гос. контракт № 1123-1 от 23.04.2010 г., этап III, № 1210202. Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2011.

M. V. Kraev

Siberian State Aerospace University named after academician M.F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

EXPERIMENTAL RESEARCHES OF CAVITATING POCKETS FORMATION IN THE FIELD OF CENTRIFUGAL FORCES

The basic characteristics of experimental installation and technique of visualization of cavitating currents in channels of a centrifugal close wheel are stated. The analysis of typical photos cavitating pockets is given at high-speed photographing.

© Краев М. В., 2011

УДК 532.542:621.67-762:62

М. В. Краев, И. С. Протевень, Д. В. Майоров

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

О СТАБИЛИЗАЦИИ РАЗДЕЛА ФАЗ ЧАСТИЧНО СМОЧЕННОГО ДИСКА С ЛОПАТКАМИ*

На основе картины течения рабочей жидкости в каналах диска с лопатками представлен вариант конструктивного оформления рабочего колеса с устойчивой границей раздела жидкость—газ, с подтвержденными экспериментальными данными.

Вопросам исследования гидродинамики по торцевой поверхности вращающегося диска посвящены работы [1-3], авторы которых принимают в расчетах, что границы раздела жидкостной и газовой фаз представляют собой размытую цилиндрическую поверхность. Такой подход приводит к существенным ошибкам в расчетах осевых сил ротора агрегата [3].

Картина течения между вращающимся рабочим колесом полуоткрытого типа с торцевыми лопатками и гладким корпусом довольно сложна. Жидкость, находящаяся в области каналов РК, подвергается непосредственному силовому воздействию лопаток. При бесконечно большом числе лопаток жидкость в межлопаточном пространстве РК будет вращаться как твердое тело с окружной скоростью ю .

*Работа выполнена при финансовой поддержке гранта ФЦП НК-711 П.1.2.1, ГК № П231 от 23.04.2010 г.

Решетневскце чтения

Исходя из физической модели радиального одномерного течения жидкости в каналах диска выполнен анализ равновесия элементарного объема жидкости в канале у поверхности жидкость-газ. На выделенный объем жидкости массой dm действует центробежная сила инерции dmю2R и кориолисова dm2юVR .

Для одномерного расходного течения со скоростью VR по ширине канала диска величиной Ь равнодействующая всех сил на границе раздела фаз уравновешивается силой давления прилегающих слоев жидкости и поэтому поверхность жидкости нормальна к этой равнодействующей, что обусловливает сдвиг поверхности раздела фаз под углом а:

dmw■ VR 2У„

=-= .

dmю R

Применение РК с наклонными лопатками под углом а в направлении, обратном направлению вращения диска, в сочетании с гладкими стенками корпуса позволяет существенно повысить устойчивость границы раздела фаз. Это обусловлено тем, что в каналах такого диска граница раздела фаз с радиусом Rг будет представлять собой практически устойчивую,

близкую к цилиндрической стабильную поверхность

(см. рисунок).

Библиографические ссылки

1. Кетола Н., Мак-Грью М. Теория частично смоченного вращающегося диска // Пробл. трения и смазки : тр. АОИМ. Т. 30. Сер. F. № 2. М. : Мир, 1986. С. 86-102.

2. Third M. T., Saunders M. G. The hydrodynamic disk seal // Third intern. conf. on flied sealing. Cambridge, England. April, 1967. P. 97-124.

3. Байбиков А. С., Карахатьян В. К. Гидродинамика вспомогательного тракта лопастных машин. М. : Машиностроение, 1982.

M. V. Kraev, I. S. Proteven, D. V. Mayorov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

ABOUT STABILIZATION OF PHASE INTERFACE OF PARTIALLY MOISTENED

DISC WITH A SHOVEL

On the basis of representations of the flow pattern of the working fluid in the channels of the disc with blades the authors present a version of constructive design of an impeller with a stable liquid - gas interface, along with the experimental data.

© Краев М. В., Протевень И. С., Майоров Д. В., 2011

УДК 621.325.5

Е. В. Кулаков, Н. Г. Измайлова

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

АНАЛИЗ СХЕМ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА С ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ

Предложено обновление схемы обработки воздуха, имеющее экономические преимущества за счет предварительного подогрева.

Представленная схема обработки воздуха (рис. 1) имеет отличительную особенность - в ней нет необходимости включать в процесс работы калорифер второго подогрева. Функцию калорифера в данной схеме обработки воздуха выполняет рециркуляционный воздух (воздух второй рециркуляции), подмешиваемый к воздуху, прошедшему оросительную камеру.

В связи с отсутствием калорифера второго подогрева данная схема обработки воздуха имеет некоторые экономические и эксплуатационные преимущества. Однако следует учитывать, что при этой схеме

обработки необходимо больше охлаждать воздух, вследствие чего требуется более низкая температура охлаждающей воды.

Необходимо отметить, что несмотря на указанные выше преимущества рассмотренной схемы обработки воздуха, ее практическое применение не всегда возможно. Эта схема не может быть использована в том случае, когда значение углового коэффициента луча процесса в помещении такое, что линия ВП' не пересекается с кривой ф = 95 % или пересекается в области отрицательных значений температур. В последнем