Автореферат (1024728)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиЛОМАКИН ВЛАДИМИР ОЛЕГОВИЧУДК 621.671РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО МЕТОДА РАСЧЕТАПРОТОЧНЫХ ЧАСТЕЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ СОПТИМИЗАЦИЕЙ ПАРАМЕТРОВСпециальность 05.04.13 – «Гидравлические машины игидропневмоагрегаты»АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание степени доктора технических наукМосква 20171Диссертационная работа выполнена в федеральном государственномбюджетном образовательном учреждении высшего образования «Московскийгосударственный технический университет им. Н. Э. Баумана (национальныйисследовательский университет)»Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор кафедры"Турбины,гидромашиныиавиационныедвигатели", ФГАОУ ВО Санкт-Петербургскийполитехнический университет Петра Великого,Жарковский Александр Аркадиевичдоктор технических наук, заведующий кафедрой202 «Ракетные двигатели» ФГБОУ ВОМосковскийавиационныйинститут(национальный исследовательский университет),Тимушев Сергей ФедоровичВедущая организациядоктор технических наук, заведующий кафедрой«Нефтегазовогооборудованияитранспортировки» ФГБОУ ВО Воронежскийгосударственныйтехническийуниверситет,Валюхов Сергей Георгиевичфилиал АО «ГМС Ливгидромаш» в г.

МоскваЗащита состоится «14» марта 2018 г. в 14-30 на заседаниидиссертационного совета Д 212.141.16 при Московском государственномтехническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва,Лефортовская наб., д.1.С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Бауманаи на сайте www.bmstu.ru.Ваш отзыв на автореферат в 2 экз., заверенных печатью учреждения,просим направлять по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская улица, д.5, стр.1Ученому секретарю диссертационного совета Д 212.141.16Автореферат разослан «__» __________ 2017 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.141.16кандидат технических наук, доцент2М. А.

КолосовОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность исследования. С началом использования методоввычислительной гидродинамики в инженерной практике появилась возможностьрасчета течения жидкости в проточной части насоса и получения расчетныххарактеристик насоса в короткие, по сравнению со временем полученияэкспериментальных характеристик, сроки. Это позволило модифицироватьпроточную часть по результатам численного моделирования в процессепроектирования и тем самым получать более совершенные конструкции бездлительных экспериментальных исследований влияния геометрическихпараметров проточных частей на характеристики насоса.Однако процесс поиска оптимального проектного решения на основе такихрасчетов обычно основывается на интуитивных методах, а значитэффективность оптимизации и с точки зрения затраченного времени, и с точкизрения качества полученного результата сильно зависят от квалификации иопыта инженера-расчетчика.Разработка формальных математических методов поиска оптимальногопроектного решения является актуальной современной задачей.

В связи сосложнымхарактеромзависимостикритериевоптимизации(энергоэффективность, надежность, ресурс и пр.) от множества геометрическихпараметров проточной части насоса и длительностью расчета характеристикнасоса методами вычислительной гидродинамики, универсальные методыоптимизации плохо подходят для решения поставленной задачи. Метод расчетапроточной части насоса на основе оптимизационных алгоритмов долженучитывать тип проточной части, формулировку и количество критериевоптимизации, должен быть легко перестраиваемым при введении в рассмотрениедополнительных условий и должен приводить к требуемому результату заминимально возможные сроки.Необходимость в разработке таких методов расчета также диктуетсясовременным состоянием отрасли насосостроения.

Вводятся все новыетребования и нормы по эффективности и надежности насосного оборудования,и разработанные 20-30 лет назад методы проектирования лопаточных машин ужене позволяют добиться требуемых результатов.Цель работы – создание метода расчета основных типов проточных частейцентробежных насосов на основе оптимизационных алгоритмов и методоввычислительной гидродинамики, позволяющего проводить оптимизацию с3различным количеством критериев, таких как энергоэффективность,кавитационные качества, нагрузки на элементы конструкции и другимхарактеристикам. Процесс проектирования на основе данного метода долженукладываться в минимальные сроки с гарантированным результатом.Для достижения поставленной цели в диссертации были решеныследующие задачи:1.Обоснованы применяемые методы оптимизации и сформулированырекомендации по выбору того или иного метода.2.Разработан метод выбора управляющих параметров оптимизации,т.е.

геометрических параметров, оказывающих наибольшее влияние навыбранные критерии оптимизации и выбираемых в качестве варьируемых иоптимизируемых.3.Разработана математическая модель расчета оптимизируемыххарактеристик насоса на основе методов вычислительной гидродинамики,адаптированная к оптимизационным расчетам. Обоснованы допущения иограничения математической модели.4.Выявлены закономерности изменения различных оптимизируемыххарактеристик насоса (энергоэффективность, надежность, кавитационныекачества и пр.) от геометрических параметров проточных частей различныхтипов.5.Проведена экспериментальная проверка адекватности применяемыхматематических моделей. Проведена верификация результатов, полученныхрасчетным путем (как интегральных, так и дифференциальных характеристик).6.Экспериментальнымпутемподтвержденаэффективностьприменения разработанного метода оптимизации.Методы исследований.

Исследования проведены для проточных частейцентробежных насосов различного типа (консольные, двустороннего входа,многоступенчатые, с предвключенным шнеком). Решение задач базируется наиспользовании методов вычислительной гидродинамики и экспериментальныхисследованиях.Методические основы диссертационной работы базируются на:–современных методах расчета турбулентных течений в проточныхчастях роторных гидромашин с использованием моделей турбулентности типаRANS и URANS;4–математических методах решения оптимизационных задачстохастического и направленного поиска решения, а также их комбинации;–современных методах получения макетных и опытных образцовизделий на основе трехмерного прототипирования;–общей теории лопастных решеток и роторных гидромашин в целом;–современных методах автоматизированного проектирования ипрограммирования автоматизированных оптимизационных алгоритмов.Достоверность и обоснованность. Достоверность обеспечиваетсяиспользованием методов математической статистики при оценке погрешностейчисленных и натурных экспериментов.

Обоснованность подтверждается:–верификациейиспользуемыхматематическихмоделейэкспериментальным путем, сравнением дифференциальных и интегральныххарактеристик, полученных расчетным путем с результатами испытаний;–успешным внедрением результатов исследования в производство.Научная новизна:–разработан комплексный метод расчета проточных частей насосовосновных типов на основе применения оптимизационных алгоритмов и методоввычислительной гидродинамики, позволяющий в сжатые сроки проводить поискнаиболее оптимальных геометрических размеров элементов проточной части всоответствии с требуемыми критериями оптимизации;–создана математическая модель расчета проточных частейцентробежных насосов, позволяющая оптимизировать вычислительные ресурсыдля проведения многовариантного поиска оптимального проектного решения.–Создана математическая модель развития кавитации в проточнойчасти насоса, экспериментальным путем получены значения коэффициентов,входящих в модель, а также сформулирован критерий оценки кавитационныхкачеств насоса в процессе оптимизации его проточной части.Практическая ценность.

Разработанный метод расчета проточных частейцентробежных насосов может быть использован как в процессе проектированияновых насосных агрегатов с улучшенными характеристиками, так и длямодернизации старых конструкций, путем переработки отдельных элементовпроточной части. Разработанный метод позволяет существенно сократить срокипроектирования и добиться требуемого результата.5Реализация результатов. Разработанный метод расчета и практическиерекомендации по расчету и проектированию проточных частей насосныхагрегатов применены при проектировании насосных агрегатов на несколькихпредприятиях:–профилирование«Гидромех», г. Рыбинск;рабочегоколесагрунтовогонасоса,ЗАО–проектирование модельного ряда нефтяных магистральных насосов,АО «Нефтекамский машиностроительный завод», г.Нефтекамск;–проектирование, изготовление и испытания насоса для горячеготеплоносителя с повышенными кавитационными качествами, МинПромТоргРоссии;–проектирование и изготовление герметичного насоса с низкимкоэффициентом быстроходности, АО «Турбонасос», г.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации