Отзыв оппонента1 (Разработка трубчатых направляющих аппаратов в отводах высокооборотных центробежных насосов с целью снижения виброактивности и увеличения ресурса работы)

официального оппонента на диесертацноипую работу Корчинского Василия Васильевича «Разработка трубчатых направляющих аппаратов в отводах высокооборотных центробежных насосов с целью снижения внброактивностн н увеличения ресурса работы» представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 65.67.95- «Твидовые, электроракетные двигатели н энергетические установки летательйьйх аппаратов» Актуальность работы Уровень вибрациоиной активности ТНА оказьщает существенное влияние иа належность работы жидкостных ракетных двигателей. Одним из источников повышенной вибрации ТНА, как известно, являются пульсации давления на выходе потока из насоса„ для снижения уровня которых необходимо выполнить точное моделирование процессов в системе подачи топлива.

Больщое значение при этОМ имезОт расчетные и экспериментальные нсследОвавия движення потока в каналах системы питания следующих за рабочим колесом. где происходит постепенное замедление. Оптимизация проточной части позволяет существенно снизить как уровень пульсаций, вызванных неравномерностью потока за рабочим колесом насоса, так и повысить КПД насоса, В данной диссертации представлены результаты многолетией работы автора, посвященной исследованию методов снижения виброакгнвности ЖРД„вьгзваниой пульсациями давления в высокооборотных мощных ТНА, и определения способов ее снижения.

Разработанный автором направляющий аппарат с круглыми канюими позволил снизить уровень вибрации корпуса ТНА на 23Ьо, а уровень пульсаций давления на 1-й и 2- й спектральных составляющих лопаточиых частот на выхоле из ТНА на 50% ~на номинальном режиме). Полученные в 1хзмках диссертацноннОЙ рабОты результаты пОсвЯщены ращению актуальной проблемы — повышеиизо надежности ЖРД путем снижения уровня вибрации, источником которых являютгл нестационарные процессы в проточной части ТНА, Научнаи новизна В процессе расчетных и зкспериментальных нсследований были получены следук~щие результаты: разработана методика проектирования направляющих аппаратов с круглыми каналами В Отводах центробежных насосов; получены зкспериментальные и расчетные данные, свидетельствующие о снижении уровня Вибрации (по суммарному сигналу) на 23% и пу чьсацнй давления нз 1-й н 2-й лопаточных частотах рабочего колеса в двз раза; показано, что замена прямоугольных каналов направляющего аппарата на круглые позволяет повысить прочность корпуса насоса, Обоснованность н достоверность результ атон работы Разработанный автором отводящий диффузор новой конструкции обеспечивает более высокую внбрзционную надежность по сравнению с традиционным лопаточным аппа1ратом.

Изложенные в диссертации научные положения и выводы являются практически и теоретически обоснованными„они согласуются с результатами исследований других авторов и зкспернментальными данными Гнапример, зкспери ментальные работы Рубннова В.Я., Покровского Б.В.). Разработанная методика проектнровзния днффузора насоса с трубчатым направляющим аппаратом обеспечивает сохранение габаритных размеров корпуса ТНА и еГО Энергетические параметры на уровне Отвода с лОпатОчным направляющим аппаратом, что подтверждено результатами измерения напорных, кавитационных и рабочих характеристик В ходе модельных испыганнй на сергнфнцироваллом стенде.

В диссертации представлены результаты измерений быстроменяющихся параметров 1БМП), полученных в ходе огневых стендовых испьгганий двигателей РД-170/171. Достоверность выводов диссертации подтверждается ЗХ1 численным моделированием нестационарного течения в щнекоцентробежиых насосах с отводами разной конструкции, который проведен с помощью сертифицированного ПО Р)очг'т*)з)оп.

Результаты вычислительных экспериментов также показывают снижение амплитуды пульсаций давления и два раза на частоте следования при использовании отвода новой конструкции. Практическая значимость диссертационной работы заключается в том, что разработанная конструкция трубчатого направлякицего аппарата внедрена во все основные шнекоцентробежные насосы ТНА ЖРД РД-170/171, РД-180, РД-191, разработанные НПО «Энергомаш». Традиционный лопаточный аппарат, применявшийся ранее во всех турбонасосных агрезжтах„заменен направляющим аппаратом новой конструкции с каналами круглого сечения по соображениям прочности.

Анализ н оценка содержании работы Диссертационная работа состоит нз введения, шести глав, заключения, основных результатов работы и выводов, и списка литературы 183 нацменование), Работа содержит:40 рисунков. 15 таблиц, Общий объем 110 страниц. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в шести научных трудах, в том числе, две публикации — в изданиях ВАК, получен патент, сделаны доклады на девяти научно-технических конференциях. Во введении рассматривается вопрос актуальности и новизны результатов исследования, формулируется цель диссертации, приводится краткое содержание работы, перечисляются полученные результаты и их практическое значение.

В первой главе выполнен анализ щюблемьь сформулирована задача диссертации, а также обзор литературы, Анакизнрукггся конструктивные особенности прото шой части отводов насосов ТНА. Проводится анализ гидравлических потерь в каналах направляющих ашшратов разного конструктивного исполнения, возможности снижения утечек, а также снижения вибраций и пульсаций, возникающих в процессе работы ТНА. Исследуются рабочие характеристики модельных насосов с направляюпшми аппаратами разной конструкции. Дается обоснование необходимости разработки новой методики расчета отводов центробежных насосов с учетом рекомендаций ВНИИгидромаш н МАИ. Во второй главе выполняется оптимизация конструктивных злементов. Выстраивается системный подход к определеннто геометрии проточной части: размеров, углов, радиусов н зазоров по ходу движения потока от рабочего колеса.

Отмечается, что сложный процесс смешения и выравнивания потока на выходе из рабочего колеса- начальном участке вхождения потока в каналы направляющего аппарата, зависит в основном от угла выхода потока. Делается вывод, что соответствующее профилирование проточной части отвода насоса позволяет снизить Влияние данного угла, и способствовать снижению не)жвиомерностн потока, Определение Оп~има~ьных зазоров между подвижными н неподвижными элементами проточной части также оказьпиют существенное влияние на пульсации в потоке при его взаимодействии со стенками каналов.

В третьей главе предложена методика расчета геометрических параметров направляющего аппарата с круглыми каналами и спиральной камерой, позволяющая снизить влияние отклонения параметров потока от расчетного на уровень пульсаций давления. Показано, гго оптимальный режим работы насоса во многом Определяется отводом, так как гидравлические потери в первую очередь связаны с геометрическими параметрами элементов проточном части отвода. Таким образом„за счет профилирования каналов проточной части отводов в цент)юбежных насосах можн~ добиться снижения потерь энергии и повышения уровня равномерности потока.

Соответствующим профилированием каналов можно повысить кавитацноиный запас на режимах перегрузки. В четвертой главе представлены результаты 3Х1 численного моделирования нестационарных процессов в проточной части щнекоцентробежного насоса, которые подтвердили, что отвод насоса с трубчатым направлиощим аппаратом способствует снижению уровня пульсаций. Методом численного анализа также установлено„что использование диффузора с каналами круглого сечения приВодит к снижению Гидравлических потерь В сравнении с каналами другого профиля 1подковообразные, прямоугольные, трапециевидные и др.) Пюпви глава посвящена обобщению результатов огневых стендовых испытаний двигателей РД 17!М и РД 180 с разными вариантами конструктивного исполнения диффузоров ТНА.

Приведены результаты измерений 6ыстромецнющнхся параметров (вибрации корпуса и пульсации давления на выходе нз ТНА) для более чем 200 огневых испытаний иа 64 двигателях, отводы центробежных насосов которых были оснащены диффузорвми разных конструкций. Полученные результаты подтверждают снижение динамической нагрузки на Т)эА ЖРД для отводящих каналов круглого сечения. В шестой главе представлен расчет экономического эффекта полученного вследствие упрощения технологического процесса изготовления трубчатого направляющего аппарата 1в нормо-часах). В заключительной части диссертации приведены основные результаты работы н Автореферат диссергацин соответствует ее содержанию. Автором опубликовано по теме диссертации б научных работ, в том числе, две статьи-в изданиях из списка ВАК Рф, один патент. Рекомендации по использованнго диссертации Предлагаемая в диссертационной работе методика позволяет рассчитьпить геометрию проточной части отводов с каналами круглого сечения, оценить гидродинамическнс нагрузки„действующие на элементы проточной части на ранних стадиях проектирования, а также при совершенствовании существующих конструкций Результаты диссертационной работы могут быть использованы на предприятияхразработчнках ракетно-космической техники АО «НПО Энергомапв>, «Симпот», НИЦ РКП а также для прогноза уровня вибраций и пульсаций лавления в зпнекоцентробежных насосах вновь создаваемых ЖРД.

Работа имеет большую практическую значимость при создании рабочей версии программного обеспечения. замечании по содержанпю диссертации Наряду с несомненньпин достоинствами диссертационной работы следует сделать несколько критических замечаний: 1. Перваа глава посвящена в основном анализу проблемы и постановка задачи, а обзор литературы выполнен в скромном объеме, что не позволяет читателю сформировать впечатление о состоянии исследований в данной области на настоящий момент, 2, В списке литературы скромно представлены работы по тематике диссертации за последние 10 — 15 лет, вкзпочая работы зарубежных авторов, то есть поисковая работа выполнена автором в недостаточном объеме.

3. Г!о обработке и анализу результатов стендовых испытаний: в диссертации не представлена схема экспериментального стенда; отсутствует чертеж ХНА с указанием мест установки датчиков вибрации и пульсации. 4. Недостаточно подробно представлены результаты измерений пульсаций давления и вибраций корпуса для разных режимов работы ТНА. Не показаны тенденции изменения амплитуд гармонических составляющих пульсаций прн изменении частоты вращения ротора ~кроме первой и второй лопаточных частот), Представленные результаты измерений вибрации корпуса по суммарному сигналу ие дают полной информации о вибросостоянин ТНА, Отсутствует сравнительный анализ ЗтЗ расчетов пульсаций и результатов аналогичных измерений, Заключение о еоответетвмн диссертационной работы и рите рмим установленным в положенмм о присуждении ученых степеней Отмеченные замечания не снижиот общего положительного впечатления о диссертации.

Автором проделана полезная и трудоймкля работа, Она является законченным научным исследованием, выполненным по актуальной тематике на высоком научном уровне, отвечает современному уровню развития техникц, ооладает новизной. достоверностью и практической значимостью полученных результатов.

Исходные положения представляются обоснованными. Цель работы достигнута. Диссертация написана технически грамотным языком, содержит логически стройный матерны. Таким образом, предстииенная Корчинским В. В. к защите кандидатская диссертация ~в~~е~~я завершенной научно-квалификационной работ~й, в которой решена ах~уланов для ракетно-космической отрасли зада~а — разработка и внедрение и~~ого направляю1цего аппарата с каналами круглого сечения для снижения гидродинамической вибрации и повышения надежности и ресурса турбонасосных агрегатов ЖРД. Решение атой задачи открывает новые возможности для разработки ракетных двигателей большой тягл и многократного использования.