Автоматическое проектирование лопастных гидравлических машин на основе математического моделирования течения жидкости

Abstract

Проектирование проточной части (ПЧ) центробежных насосов (ЦН) быстроходностью ns=40-250 при помощи ЭВМ на основе разработанных высокоэффективных расчетно-теоретических методов решения обратной задачи и анализа результатов решения прямой трехмерной задачи в нестационарной постановке с учетом взаимного влияния всех элементов и сил вязкости является весьма актуальной задачей. В выполненной работе поставленная цель достигается разработкой и внедрением в инженерную практику проектирования ЦН теоретических методов расчета и анализа, учитывающих реальные особенности рабочего процесса. Развиваемый новый теоретический подход к проектированию проточных частей гидравлических машин, который применительно к гидравлическим турбинам оказался успешным, в теории центробежных насосов и заводской практике их создания является новым научным направлением. В отчете приведено решение обратной задачи РК для трех вариантов: 1) одноступенчатый насос со спиральным отводом; 2) насос типа Д c произвольным взаимным расположением РК. 3) насос многоступенчатый у которого первое РК антикавитационное, а второе с улучшенной технологией изготовления. Направляющий аппарат этого типа насоса может изготавливаться в трех вариантах, два из которых апробированы. Выбор лучшего из них может оцениваться по результатам решения прямой задачи на ЭВМ по разработанным программам и алгоритмам решения пограничного слоя. В отличие от используемых коммерческих программных пакетов, выполненная работа является одной из первых, которая наиболее полно научно обоснована. Ее можно считать экспериментальным отечественным этапом проектирования новых гидравлических машин, когда первое приближение проектируемой машины с требуемыми параметрами выполняется на ЭВМ и является исходным вариантом решения прямой задачи для достижения требуемого результата без дополнительного физического эксперимента. Разработчики считают, что за отведенные время и выделенные средства на выполнение договора, а также имеющихся до настоящего времени принципиальных проблем расчета течения реальной жидкости со времен Ньютона и отсутствие результатов экспериментальных исследований поля скоростей и потерь энергии в ПЧ ЦБН у заказчика, эту работу следует рассматривать как пионерскую. Учитывая сказанное, ее целесообразно продолжить, чтобы протестировать и сохранить имеющийся приоритет в конкурентной среде производителей энергетического машиностроения.