Розробка методів розрахунку та дослідження робочого процесу лопатевих насосів

Abstract

У дисертації наведені результати дослідження щодо розробки методики побудови комплексної математичної моделі відцентрового насоса, яка дозволяє розглядати його як складну систему та врахувати вплив на характеристики як елементів проточної частини, так й каналів допоміжного тракту. Комплексна модель розроблена на основі підходів макромоделювання та теорії мереж, що дозволило врахувати взаємодію елементів насоса та на єдиній методичній основі реалізувати моделі різних блочно-ієрархічних рівнів побудови макромоделі насоса. Розроблена методика може застосовуватися для вибору конструкції насоса та вводить раціональні засади при виконанні цього процесу. Методика створена згідно з концепцією розвитку насособудування та дозволяє реалізувати блочно-модульний принцип проектування насосів. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3238

На данный момент основным принципом развития насосостроения есть переход к блочно-модульному принципу конструирования на основе внедрения передовых методик проектирования. Это требует решения широкого круга вопросов: разделение проточной части насоса и конструкции в целом на блоки и модули, из набора которых дальше будет формироваться насосный агрегат; создание базы данных блоков и модулей; разработка удобного инструмента прогнозирования характеристик насоса. Современные тенденции развития гидромашиностроения требуют широкого внедрения расчетного эксперимента для повышения качества проектирования. Обзор методик проектирования насосов позволил сделать вывод об отсутствии комплексной модели центробежного насоса. Микромоделирование в данное время не позволяет создавать комплексную модель гидродинамического насоса. Переход на макроуровень моделирования позволяет решить эту проблему. Макромодель опирается на базу математических моделей элементов системы и позволяет на основе единого подхода исследовать разные конструктивные схемы насосов, что ускорит процесс их проектирования и позволит разработать механизм поиска рационального исполнения с точки зрения реализации технического задания. В диссертации приведены результаты исследования по разработке методики построения комплексной математической модели центробежного насоса, которая позволяет рассматривать его как систему и учитывать влияние на энергетические характеристики не только элементов проточной части, но и каналов вспомогательного тракта. Комплексная математическая модель разработана на основе подходов макромоделирования и теории сетей. Графически комплексная модель представляет собой схему замещения, которая однозначно задает структуру и связь элементов насоса. Проведенный системный анализ конструкций центробежных насосов позволил сформулировать требования к типовым элементам насоса и к их математическим моделям. Также анализ показал, что для реализации поставленной задачи необходимо использовать блочно-иерархический принцип построения комплексной модели. Это позволило при расчетном эксперименте использовать модели различных уровней детализации в зависимости от потребностей конкретных этапов проектирования. 20 Для построения математических моделей элементов центробежных насосов в исследовании использованы следующие методики: обобщение результатов расчета течения в элементе на микроуровне с использованием методов планирования эксперимента; двумерные модели с использованием эмпирических коэффициентов; обобщение результатов физического эксперимента и разделение характеристик по элементам; использование аналогий из технической гидромеханики для простых элементов вспомогательного тракта насоса. Из моделей типовых элементов сформирована библиотека, которая позволяет исследовать различные конструкции и легко вносить изменения в исследуемую схему. Уравнения комплексной математической модели формируются с использованием законов сохранения жидкости и энергии, что гарантирует точность автоматического составления баланса энергии насоса и обеспечивает адекватность модели исследуемым физическим явлениям. В результате проведенного исследования была создана методика моделирования рабочего процесса гидравлической подсистемы центробежного насоса. Разработанная методика реализована в виде программы. Результаты тестирования программы показали возможность ее применения для автоматизации начальных этапов проектирования. Данный инструмент рекомендуется использовать для выбора конструктивной схемы центробежного насоса, что создает рациональные подходы при выполнении этого процесса, так как позволяет оценивать энергетические характеристики разных вариантов схемного решения. В результате выполненных расчетов получаем информацию об энергетических характеристиках выбранной конструкции и ее геометрии, которую можно использовать для дальнейшего более детального исследования. Оценка энергетических параметров выбранного схемного решения позволяет экономить время и материальные ресурсы при доводке конструкции насоса, что делает разработанную методику ценной для практики проектирования центробежных насосов. Комплексная модель центробежного насоса разработана согласно концепции развития насосостроения и реализует блочно-модульный принцип проектирования центробежных насосов. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3238

In dissertation are expounded the results of development of the method of complex mathematical model centrifugal pump construction. Complex model allows to examine centrifugal pump as difficult system and to take into account influence on characteristics of elements of running part and channels of auxiliary ducts. A complex model is developed on the basis of approaches of macromodeling and theory of hydraulic networks. The pump macromodel is based on block-hierarchical principle of the construction. The developed method of modeling can be used for the choice of the pump schema. This method is developed pursuant to principles of conception of the pump development and it is realized the block-module principle of pump designing. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3238