Диссертация (1024729), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Результаты испытаний проточных частей, оптимизированных попредлагаемым методикам, будут приведены в соответствующих главах. Здесьприведены результаты сравнения расчетных интегральных характеристиктрех проточных частей насосов типа НМ (их уменьшенных макетов) ирезультаты сравнения расчетных и экспериментальных полей давления длямакета насоса НМ7000-210.Верификация результатов, как показано ниже, проведена путемсравнения расчетных и экспериментальных характеристик макетов насосовМНМ-7000, МНМ3600 и МНМ5000. При испытании этих макетовпроводились замеры интегральных характеристик насосного агрегата: напора,подачи и момента на валу двигателя.2.7.1.
Постановка задачи численного моделированияБыла составлена численная модель проточной части модели насоса поисходной 3D-геометрии (Рисунок 2.18), использованной при изготовлении проточной части на 3Dпринтере.Рисунок 2.18. 3D-геометрия проточной части модели насоса НМ2500-23065Использовался метод численного моделирования, описанный выше. Оноснован на решении дискретных аналогов базовых уравнений гидродинамикидля модели несжимаемой жидкости (ρ=const), а именно уравнениянеразрывности и уравнения сохранения количества движения (Навье-Стоксаосредненные по Рейнольдсу).Такжеиспользуютсядвадополнительныхдифференциальныхуравнения, отвечающие за моделирование турбулентности.В данной задаче использовалась k-ω SST модель турбулентности.Использовалась структурированная призматическая расчетная сетка в10 слоев вблизи твердых стенок и неструктурированная многогранная в ядрепотока.Вращение рабочего колеса моделировалось как в стационарной, так и внестационарной постановке, т.е.
предварительный расчет проводился нанеподвижной сетке, а эффект вращения моделировался добавлением силовыхфакторов, воздействующих на жидкость во вращающейся области (силыинерцииикориолисовысилы).Проведенныйстационарныйрасчетиспользовался как начальное условие для решения нестационарной задачи ирасчета динамических эффектов.2.7.2. СравнениерасчетныхинтегральныххарактеристикнасосаМНМ3600-230 с экспериментальнымиХарактеристики,полученныепринатурныхиспытанияхприноминальной частоте вращения 2000 об/мин, представлены в табличном играфическом виде (Таблица 1, Рисунок 2.19).Таблица 1.Результаты натурных испытаний при частоте вращения 2000 об/мин№ точкиQ, м3/чН, мМ, Н·м10,022,222,266Таблица 1 - продолжение220,622,325,2337,722,628,2461,021,832,5579,021,936,1699,820,737,87115,018,837,88136,21637,8165,312,537,7Экспериментальный напор, мЭкспериментальный момент на валу,Нм45254035301525201015Момент, НмНапор, м20105500,020,040,060,080,0100,0120,0140,00160,0Подача, м3/чРисунок 2.19.
Характеристика модели насоса НМ3600-230 при частотевращения 2000 об/минПри проведении балансовых испытаний были определены значениявнешнего механического КПД и объёмного КПД. Внешний момент трениясоставил 1,4 Нм. Значение объемного КПД составило 0,98.Картина течения жидкости в проточной части насоса при подаче136,2 м3/ч приведена ниже (Рисунок 2.20).67Рисунок 2.20. Распределение скорости в рабочем колесе насоса МНМ3600230 при подаче 136,2 м3/чСравнениерасчетныхиэкспериментальныххарактеристикпредставлено в табличном (Таблица 2, Таблица 3) и графическом виде(Рисунок 2.21).Таблица 2.Сравнение скорректированного расчетного и измеренного момента на валунасоса МНМ3600-230Подача Q,м3/ч0,020,637,761,079,099,8115,0136,2165,3РасчетныйЭкспериментально Погрешность,скорректированныйизмеренный%момент М, Н·ммомент, Н·м20,122,29,4623,425,27,1425,828,28,5131,832,52,1534,436,14,7138,237,81,0638,237,81,0637,9737,80,4538,637,72,3968Таблица 3.Сравнение скорректированного расчетного и измеренного напора насосаМНМ3600-230Подача Q,м3/чРасчетныйскорректированныйнапор Н, мЭкспериментальноизмеренный напор Н,мПогрешность,%0,022,222,802,7020,622,323,937,3237,722,621,246,0061,021,822,563,4779,021,922,372,1599,820,720,520,85115,018,818,422,03136,21615,781,3912,512,261,94Экспериментальный напор, мРасчетный напор, мЭкспериментальный момент на валу,НмРасчетный момент, Нм30454025Напор, м302515201015Момент, Нм3520105500,020,040,060,080,0100,0120,0140,00160,0Подача, м3/чРисунок 2.21.
Сравнение результатов испытаний и скорректированногорасчета69Сравнение результатов расчета и эксперимента для насоса МНМ3600230показываетхорошеесовпадениеданных.Погрешностьвблизихарактеристикнасосаоптимального режима не превышает 2-3%.2.7.3. СравнениерасчетныхинтегральныхМНМ5000-210 с экспериментальнымиХарактеристики,полученныепринатурныхиспытанияхприноминальной частоте вращения 3000 об/мин, представлены в табличном(Таблица 4) и графическом виде (Рисунок 2.22).Таблица 4.Результаты натурных испытаний при частоте вращения 3000 об/мин№ точкиQ, м3/чН, мМ, Н·м10,02920,2211,428,321,5329,528,724,9458,928,529,9590,528,735,96121,025,6387140,022,438,118163,320,237,9Экспериментальный напор, м35Экспериментальный момент на валу,Нм30202515201510Момент, Нм3525Напор, м454030105500,020,040,060,080,0100,0Подача, м3/ч120,0140,0160,00180,0Рисунок 2.22.
Характеристика модели насоса НМ5000-210 при частотевращения 3000 об/мин70При проведении балансовых испытаний были определены значениявнешнего механического КПД и объёмного КПД. Внешний момент трениясоставил 0,8 Нм. Значение объемного КПД составило 0,97.Ниже приведены картины течения в насосе, полученные в результатегидродинамического моделирования (Рисунок 2.23 - 2.28).Рисунок 2.23. Распределение относительной скорости в рабочем колесенасоса МНМ5000-210 при подаче 163 м3/чРисунок 2.24. Распределение скорости в отводе насоса МНМ5000-210при подаче 163 м3/ч71Рисунок 2.25.
Распределение относительной скорости в рабочем колесенасоса МНМ5000-210 при подаче 29 м3/чРисунок 2.26. Распределение скорости в отводе насоса МНМ5000-210при подаче 29 м3/чРисунок 2.27. Распределение относительной скорости в рабочем колесенасоса МНМ5000-210 при подаче 93 м3/ч72Рисунок 2.28. Распределение скорости в отводе насоса МНМ5000-210при подаче 93 м3/чСравнениерасчетныхиэкспериментальныххарактеристикпредставлено в табличном (Таблица 5,Таблица 6) и графическом виде (Рисунок 2.29).Таблица 5.Сравнение скорректированного расчетного и измеренного момента на валунасоса МНМ5000-210Подача Q, м3/чРасчетныйскорректированныймомент М, Н·м0,016,8720,216,4811,418,921,512,0929,521,624,913,25Экспериментально Погрешность,измеренный момент,%Н·м58,927,829,97,0290,533,7835,95,90121,038,77382,02140,038,0338,110,209163,338,0237,90,31673Таблица 6.Сравнение скорректированного расчетного и измеренного напора насосаПодача Q,РасчетныйЭкспериментальноПогрешность,3скорректированныйизмеренный напор%напор Н, мН, м0,02929,93,1011,428,329,12,8529,528,729,52,7658,928,529,32,9490,528,730,013,57121,025,626,812,56140,022,423,914,35163,320,220,950,63м /чЭкспериментальный напор, мРасчетный напор, мЭкспериментальный момент на валу,НмРасчетный момент, Нм45354030Напор, м30202515201510Момент, Нм3525105500,020,040,060,080,0100,0120,0140,0160,00180,0Подача, м3/чРисунок 2.29.
Сравнение результатов испытаний и скорректированногорасчета74Сравнение результатов расчета и эксперимента для насоса МНМ5000210 показывает хорошее совпадение данных. погрешность не превышает3-4%.2.7.4. Сравнение расчетных и измеренных значений давлений вразличных точках проточной части насоса МНМ7000-210ДлянасосаМНМ7000-210проводилосьсравнениенетолькоинтегральных характеристик, но и локальных значений давления в различныхточках проточной части в оптимальной точке (Q=148,2 м3/ч) при частотевращения 1500 об/мин.При моделировании использовалась та же расчетная модель, что и дляпредыдущих насосов.Некоторые результаты моделирования в виде полей распределенияскоростей и давлений приведены ниже (Рисунок 2.30 - 2.32).Рисунок 2.30.
Распределение давления по внутренней стенке корпусаотводящего устройства МНМ7000-21075Рисунок 2.31. Распределение давления по внутренней стенке корпусаподводящего устройства МНМ7000-210Рисунок 2.32. Векторное поле скоростей в сечении насоса МНМ7000-210Расчет интегральных характеристик при подаче 148,2 м3/ч (оптимальнаяточка по результатам испытаний) показал хорошее совпадение с даннымимоделирования (Таблица 7).76Таблица 7.Сравнение экспериментальных и расчетных характеристик насосаМНМ7000-210РасчетныйЭкспериментальноПогрешность,скорректированный напоропределенный напор Н, м%6,9470,9РасчетныйЭкспериментальноПогрешность,скорректированный моментопределенный момент Нм, м%22,10,9Н, мМ, Нм21,9Было проведено сравнение локальных значений давления, полученныхрасчетным и экспериментальным путем. Результаты приведены в табличномвиде (Таблица 8).Таблица 8.Сравнение локальных значений статического напора, полученныхэкспериментальным и расчетным путем№датчика123456789101114…Стат.напорэксп..,м14,1513,9914,1014,0714,0013,9413,9314,0013,9713,9514,0213,86Стат.напоррасч.,м14,1514,1414,1014,0814,0714,0414,0814,1114,1214,1214,1614,06Погр.,%01,100,000,040,500,711,040,781,041,220,971,44№датчика25262728293031323334353639Стат.Стат.напорнапор Погр.,%эксп., м расч., м11,7812,3312,6512,9213,0112,0313,2613,5713,7613,5513,8312,777,0112,2512,5612,8713,1013,2412,6613,4713,7913,9113,8014,0713,097,213,981,911,781,421,765,201,561,671,141,821,752,464,63772.7.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
