Отзыв ведущей организации (Методика расчёта пульсаций давления в шнекоцентробежном насосе жрд трехмерным акустико-вихревым методом)

«УТВЕРЖДАКЬ? ектора структор фессор ванов 016 г. ОТЗЫВ ведущей организации на диссертационную работу Клименко Дмитрия Викторовича «Методика расчета пульсаций давления в шнекоцентробежном насосе ЖРД трехмерным акустико-вихревым методом», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.05 — «Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов» Актуальность темы диссертационной работы Необходимость повышения надежности и ресурса современных жидкостных ракетных двигателей, создание ЖРД многократного применения с широким диапазоном регулирования по тяге выдвигает на первьй план задачу чйсленного моделирования рабочйх процессов в узлах и агрегатах двигательной установки.

Опыт показывает, что надежность турбонасосных агрегатов подачи ЭТНА), в особенности высокооборотных шнекоцейтробежных насосов, является ключевым элементом в обеспечении надежности и ресурса двигателя. Рабочий процесс повышения давления компонентов топлива в шнекоцентробежных насосах сопровождается высокйм уровйем пульсаций давленйя й вйбрацйй. Сййжеййе вйбрацйонных нагрузок на элементы конструкции турбонасосных агрегатов позволяет обеспечить высокие требования к их надежности, что в свою очередь положительно сказывается на надежности всей двигательной установки.

Развиваемое в работе направление исследований, дает возможность ; оаф~~.:~~,-,,-„—- ''-~~-~.~., Ф~' рассчитать пульсации давления на частотах следования рабочих лопаток (ЧСЛ) в элементах проточной части, Это обеспечивает новые возможности совершенствования конструкции новых насосов на этапе эскизного проектирования и для оптимизации существующих шнекоцентробежных насосов, существенно сокращая затраты на экспериментальные работы и доводку новых агрегатов и двигателей. 1'аким образом, тематика диссертационной работы является весьма актуальной для ракетнокосмической двигательной отрасли и других отраслей промышленности, где разрабатываются и применяются шнекоцентробежные насосные агрегаты. Научиаи иевпзпа п практическая значимость работы Автором предложена новая методика определения амплитуд дискретных компонен* спектра пульсаций да~~ения с использованием трехмерного вычислительного эксперимента, которая обеспечивает расширение возможностей численного моделирования генерапин и распространения пульсаций давления на реальную геометрию проточной части шнекоцентробежных насосов ЖРД.

Расчетным путем подтверждено, что амплитуды пульсаций давления в рабочей полости, в частности, в каналах направляющего аппарата, в 5 — 10 раз выше, чем на выходе из насоса, Автором Определена с~~~~ амплитуды пульсаций давления дискретных компонент ЧСЛ с напором шнекоцентробежного насоса ТНА ЖРД„показано, что вариант конструкции, соответствующий наилучшим энергетическим параметрам, не дает минимального уровня амплитуды пульсаций ЧСЛ. Достввернесть результатов н обоснованность научных положений предлагаемой методики обеспечена: - использованием методологии декомпозиции основных уравнений сжимаемой среды с получением акустико-вихревого уравнения и введением комплекснОго акустическОго импедзиса; - результатами модельных испытаний насосов и натурных огневых испытаний в составе двигательной установки на стендах с сертифицированными ср~дс~в~ми измерений; - применением сертифицированного пакета программного обеспечения для численного моделирования нестационарного трехмерного потока в шнекоцентробежном насосе; - согласованием результатов численного моделирования с результатами зкспериментальных исследований.

Диссертационная работа Клименко Д.В. состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 98 страниц, библиография включает 82 ссылки, Во вввйеннн обаоновмваепн актуааьнооть работ», оформудврованм цели и задачи диссертационной работы.

В бойней гдова показано, по авбрапна пмзродвнемвнеекой прнродм обусловлена особенностями течения рабочей жидкости в проточной части шнекоцентробежного насоса. Исследования центробежных насосов показывают, что, как правило, максимальные амплитуды в спектрах пульсаций давления и вибрации на расчетных режимах имеют дискретные составляющие на частотах следования лопаток рабочего колеса ~ЧСЛ) и их гармониках.

Рассмотрены основные одномерные модели расчета пульсацш» давления и вибрации, а также модели, основанные на методах вычислительнОй Гидродинамики. Проведенный анализ пОказывает актуальность проблемы дальнейшего распространения акустико-вихревого метода для расчета пульсаций давления в шнекоцеитробежных насосах ЖРД в трехмерной постановке, Во нтоййй главе опвемваа»е акуетюи~внкреваа медом н полутонов конечно-разностных аналогов для трехмерного акустико-вихревого уравнения в декартовой системе координат, а также приведена методика расчета амплитуд пульсаций давления ЧСЛ в отводе шнекоцентробежного насоса.

Физико-математическая модель генерации акустико-вихревых колебаний основана на представлении нестацнонарного движения сплошной как совокупности акустической и Вихревой мод движения применением декомпозиции граничных условий и введением комплексного акустического импеданса. Экспериментальная версия программного Обеспечения Разработана на Основе программного пакета г1ОМт1$1оп, сертифицированного для расчета насосОВ. Н тветьей глене приведены результаты традыерныз рвенетов еыплнтуд пульсаций давления в отводах щнекоцентробежных насосов и сравнение полученных результатов с экспериментальными данн ымн.

В целом амплитуды, полученные расчетным путем, качественно согласуются с экспериментальными данными. Отклонение не превышает 5 дБ. Показано, что амплитуда пульсаций давления ЧСЛ на входе в каналы направляющего аппарата (НА) в 5 — 10 раз выше, чем на выходе из насоса. Вычислительными экспериментами доказано, что применение трубчатого направляющего аппарата снижает амплитуду первой гармоники ЧСЛ в каналах НА в два раза При этом амплитуда пульсаций давления на выходе из насоса прн применении трубчатого направляющего аппарата снижается в 1.6 раза, что сОглзсуется с данными ОгнеВых испь1таний. экспериментов по изучению пульсаций давления в шнекоцентробежном насосе, Изучается влияние расходного параметра на амплитуду пульсаций давления ЧСЛ на выходе шнекоцентробежного насоса, исследуется влияние угла установки каналов трубчатого направляющего аппарата на потери энергим н амплитуду пульсаций давления.

В теллю ппельвод ееетв днееертызнв проведены ныведьз, в По теме диссертации опубликовано четыре статьи в рецензируемых журналах и изданиях, рекомендованных ВАК, основные положения и результаты диссертации представлены на пяти международных научйо- технических конференциях. Рекомендации ио использованию диссертации Предла~аема~ в диссертацйонной работе методйка позволяет рассчитывать амплп уды пульсаций давления на частотах следования лопаток в проточной части насоса, дает возможность оценить гидродинамические нагрузки, действующие на элементы проточной части, на ранних стадиях проектирования, а также при совершенствовании сушествуюпшх конструкций на~~сов. Результаты диссертацйоййой работы могут быль использованы на предприятиях-разработчиках ракетнокосмической техники АО «НПО Энергомашэ, «Салют», НИЦ РКП, и других прй выборе мест устайовкй датчиков пульсацйй давления й вибраций йа турбонасоснь1х агрегатах на экспериментальных стендах, а также для прогйоза уровйя пульсаций давлейия в шйекоцейтробежйых йасосах вйовь создаваемых ЖРД.

Работа имеет большую практическую значимость при создании рабочей версии программного обеспечения ИоФЙяоп НРС 000 «ТЕСИС>э для расчета пульсаций давления с использованием кластерных технологий. Положительно оценивая работу в целом, считаем необходимым высказать следующее замечание: автор рассматривает только однофазное течение среды, но в случае развития кавйтации, в рабочей жидкости присутствует газовая фаза, которая влияет на интенсивность гидродинамической вибрации насоса.

Отмеченное замечание не снижает общей положительной оценки диссертационной рябо~~ и не влйяет на ее основные результаты. Заключение о соответствии диссертационной работы критериим установленным в положении о присуждении ученых степеней .