Пилипенко В.В. - Гидрогазодинамика технических систем

УДК /532.51: (532.528~621.671)/~(533.0.011:51)+(536.24+66.015.23) Гадпсгазодзкаыика технических систем: Сб. науч.тр. / Ред. кол.: В.В.Пилипенко (отв. ред.) н лр, - Киев: Наук. думка, 1985.-196 с. Рассыотрзны вопроси гидрогаэодннамыки и тепломассообмена в слокных технических системах. Основное внимание уделено изучение динамических процессов в хазитируплих шнекоцентробекных насосах и гидрссистемах знергетлчесннх установок.

Теореткчесзи исследована устойчивость системы шнекопентробехыый наСОС - трубопроводн пуш навигационных колебаниях. Рассмотрена задача о казитацноныом обтекании решетгл кринолине(Шых процюлей в нелинейной постановхе.Исследо- вани актуальные проблемы гняродейамекн н теплообмена, а такие гавовой динамики. Дня специалистов в области технической гизродинамини и газовой динамизм. Библиогр. в конце статей. 'Р е д а к ц и о н н а я колле г н я В.В.Пилипенко (ответственный редактор), В.П.Басс, Н.Й.Дсеготько (ответственный секретарь), В.А.Задонцев, Н.Д.Коваленко, Г.А.Стрельников З.И.Тимошенко 1ИДРОГАЗОД)5(А)6)КА ТУЗ(НИЧЕСКИХ СИСТИИ Сборннх научных трудов утверждено к печати решением беро Отделения механики Редакция инйормеционной литературы Редакторы Е.НЛыганкова, В.С.Якубенко Художествейный редактор Л,А,Комяхова Технический редактор И.Ю.Алексашина Корректоры А.А.Тютшнних, С.И.Колесник Инйорм.

бланк и 7007. Поди. в печ. 21.02.85. БФ 39209. Формат 60х84/16. Бумага ойс. И 1 Офс. печ. Уел.печ.л. 11,39. Уел. кр.-отт. 11,74. Уч.-изд. л.*10,86, тараи 850 зкз. Заказг-уху. Пена 1 р. 30 к. ьчшшсоюп ~4ц ~ц И221(04)-ч35 ф Издательство "Наукова думка",1985 Издательство "Наукова думка". 252601 Киев 4 ул. Репина 3. Киевская книияая тнпограФкя научйой книги.25209$ Киев 4,ул.репйна,4. У)П( 532.5 013 4: (532.528+621.671) Ю.Е. Г(игорьев, В.В.Пилипенко ВЛИЯНИЕ Е(НАМ(ЧЕСНЕХ СВ(((СТВ ОБРАТННХ ТЕЧЕНИИ НА ВХОХЕ В НАСОС НА УСТОЙЧИВЖГБ НАСОСННХ СИСТЕМ И ЧАСТОТЫ КОХЕБАЯИИ Нек известно у1/, в гнзрввлических системвх о высокооборотными анекоцентрсбежыымн насосвьи прн определенных сочетеянях режиьмых и конструктивных пврвютров нвсоса к снстеем могут оемовозбуждвться низкочастотные колебания давления и расхода жидкости (кевитецнонвме колебения) .

Возникновение подобного роде неустойчивости, кек отмечелось, непризер, в рвботех (1 - 37, зачвстув происходит на режимах с интенсивнике обрвтньмм 'течениями нв входе в насос. Хавктапнонные паве)мы на таких резнмех существухт не тазько в меллспвстных кзнелвх шыекового прежесоса, но н в зоне обрвтных течений. Призвнительно к укеэевным режиьмм в работе Д4/ была предхожена лынейвея математическая модель кявнтм(ионных нолебеннй в насос.- ных сиотеюх, учитыввхмая динеьмчесвие свойства эоны обратных течений, а также получены уревнение гренвцн области устойчивости системы и Формула для определения чвототы колебений "а гренипв области устойчивости, которые в простейием случее июпт вид 1,-Фг 4~ '"г у ~6, «)~Л5-лф ~А)-4,') ~ А гдв Зд с $д суммаршзя упрутюсть кавитацнскзых каверн к ка вктзци<щное сопротввление проточной части шнекоцентробеввого насоса, включащвай в себя и зону обратных течений; Я, Я~, У коэффициенты линеаркзовзнвых гидравлических и инерционных с<аротивлевий питахщзго трубопровода и его участка, где существуют обратные течения; Т - постоянная времени вавитациоыных каверн в зове обратных течеввй; Я вЂ” коэф)ициент ливеаркзсваввого гидравлического оопротввлевия непорвого трубопровода;,г - отношение объема кзве)щ перед шнековым преднасосом У к объему вихревой зоны Я Ер - коэ44ицкент, учитываюцпй влияние зависимости от входного давления характеристик активного потопа (главным об)юзом, необратииых потерь энергив) на изэвневие объема каверн в зоне обрзтввх течений; /' - коэф)ипнент, уитывахщий влияние зависимости от входного расхода характе)жстик активного потока (главным обрезом необратимых потерь энергии) на изменение объема каверн в зоне обратных течений; 7,, т - коэ4Фицкенты, характернзухщие инерционные е г свойотва активного потока и потока видкости в ыеллопастных каналах шнексвого предвасоса на участке, где существуют каввтацвонные каверны; г — тангенс угла наклона касательной к напорной характериствке насоса.

уравнения (1), (2) были получены в работе /47 для замкнутой гидравлической системы. обычно используемой для автономных испытаний насосов и вкхючаюлей в себя расходный бак, инекоцентробеяный насос, питахщий и напорный трубопровод. При этом не учитыззлнсь емкостные в инерционные свойства напорного трубопрсюода и зависимость напора насоса от объема навигационных каверн. Лля гидразличесвих систем, включаюлих в себя высокооборотные шнекоцентробелные касогов с высокязщ автикезитационныьм качествеык, величвной слагаемых ' " и — (л — лх в уравнениях (1),(2), как , -Я. Яе-з Я.-г показали результаты расчетоз, мокко пренебречь по сравнению с единицей. Кроме того, как отмечалссь в работе /11, при развитой кавитзпконной полсстн перед шнекозым предыасосом инерционные свойства каверн в меклопастных каналах не влияют на частоты колебаний.Поэтому на реэимах о внтенсквныам обратныыи течениями (коэффхзвевт расхода Ф = ~у е 0,75) коэффициент ~, следует половить Равным кулю.

Тогда ураэпевия (1), (2) ц1шнимают вид ще=— ~.;-У )У ~ ° .г~~я (4) - паравтр выерцкоывости зовы обратных те- г у --.гт, л,л чевий. ввалив подучеввых уревпевий позволяет проследить влиявие дквамкческвх свойств зовы обратввх течевий ва устойчивость васоевых систем по отношению к казитацковным колебевиям и частоты колебавий. С учетом отьш*юввых выше результатов расчетыых оцевок слагая~их лщ 'я. 4- ~'~ — и — из Ураввевия (2) следует, что постоянная вреф-Я юви г практически ве влияет ка частоты колебаний.

В то.ве время сравнительная оценка кавдого из слагаемых в уреввевии (1) показала, что постоявывя времеви у оказывает определяхщее стабилизкрухщее вливвие ва устойчивость ыасосвой системы, что особенно сильно проявляется при малых длвыах питахщей магистрели. Сопоставление результатов расчетов гранвц облестей устойчивости насосной свстени по уравнению (Э) при 7 вш (кривая 1) и д -Р (кривая 2), приведевыых ыа )щс.1, показывает, что цостояввая времеви оказывает определяюцее стабилизирузщее влияние ва устойчивость системы. Следовательно, век ва ревимах без обратных течевий /1/, тек и с обратными течениями ва вхолс в насос учет вествтщсна)мости течения оказывает определяпцее стабилизируюцее влиявпе па устойчивость системы.

Влиявие параметра инерционности зовы сбратвых течений,' на частоты колебаний ставовится более заметным,как видно из форм(лы (4), телке прз малых длинах питавшей магистрали.На ршс.2 представлены расчетные (к)швые 1,2) и зксперкзавтельные зависимости частот казитациоывых колебаний ~ от входного давления р ддя шнеказого предвасоса с нарувным диаметром 3' = О, 055 и, -диаметром втулки л~ = 0,%6 и в постоянным шагом л = 0,025 м.Н(шведеввые результаты говорят о том, что даве прк кспользовевии експериьювтально-расчетных' зевисимоотей сумма)шой упругости каверн Й, кl (кривая 1) ошибха в определении частот колебаний для коротких пвтаюцих магистралей без учета параметра иверциоввости 1, может быть весьма существенной.

В то ке время с учетом параметра с'„ наблюдается удовлетворичшльвое согласозавие расчетных (кривая 2) и экспериментальных частот колебавий. Авызиз уравнения (3) показывает, что ово отличается от аналогичного уравнения, полученного ранее в работе,Г1/ применительно к ревимам без обратных течений ва входа в насос, навичием ш.ух сопол- РВ, бп Пг гп п,гп п,пп р,, мпа Рис.г. Рве.1 ° Ьх п,л п,п п,г и,) и п,е п,п п,п п.гп„,„ Рис.3.

витальных слагеецццх л7 и -л.с /,~-я'/. Поскольку .г и, в парметр 7~ отчмдателен, слагаемое,г 7 согласно уравнению (3 оказывает дестабилизврумцее влазя- ва устойчивость васоевой сиота ыа. Пареьмтр 7, отраземцвй особенности гздродкиемичеокой картквы течения зидкости в зоне обрацзыцх токов (в основном характер зависимости необратамцх потерь зве(кии активного потока от входного расхода), характе)мзует действие (в области малых расходов) дополвительвога ыехенизма половительвой обратной связи. Параметр ~~ з диапазоне мазду первым в вторил и(мтвчеоквыи резимзма по знаковому прелызсооу полоцпцтелев, а пра д 1~, параметр Е . д Тогда вз УРаевевиа (3) слеДУет, что повзлевие пРи Д ~т~, ззввсимоств аятевсаввости образках те мвий от входвого двзлеыйя оказывает дс д„-диителтыое дестабылкзкруимее влияние на устойчввость насосной сыстемы.

На рыс.3 приведены результаты расчетов греяыц областей устойчнвостн насосной системы прк ф = О (кривые 1) ы прш,~' ш' О (кривые 2). Анализ полученных результатов показывает, что сушествовачке указанного дояоюютельного механизме половытельной обратной связи незначительно дестабилнзкрует систецу.