Влияние надроторного устройства с осевыми и наклонными проточками на кавитационные характеристики осевого насоса

Напорные характеристики насосов с осевыми колесами в подавляющем большинстве случаев имеют немонотонные кривые, что осложняет процесс их проектирования и регулирования. Эта тема представляет теоретический и практический интерес, так как обеспечение монотонно падающей напорной характеристики осевого насоса является одной из важнейших целей проектирования и оптимизации его конструкции. Для создания монотонно падающей напорной характеристики можно использовать надроторные устройства с осевыми или наклоненными относительно оси вращения ротора насоса проточками. Однако влияние надроторных устройств на кавитационные характеристики изучено недостаточно. Экспериментально получены кавитационные характеристики осевого насоса c надроторными устройствами. Определено влияние количества, длины и угла наклона проточек на кавитационные характеристики. Проведен анализ полученных результатов. Применение надроторного устройства с осевыми или наклонными проточками улучшает антикавитационные качества насоса при низком расходе рабочей жидкости, но ухудшает при большом. Для некоторых конструкций зависимость антикавитационных качеств от длины, количества и наклона проточек не выявлена.
EDN: HBNLOU, https://elibrary/hbnlou

Литература

[1] Кивченко Г.И. Насосы и гидротурбины. Москва, Энергия, 1970. 448 с.

[2] Свобода Д.Г., Жарковский А.А. Проектирование осевых насосов с незападающей напорной характеристикой. Санкт-Петербург, Политех-Пресс, 2021. 182 с.

[3] Свобода Д.Г., Жарковский А.А. Влияние расчетных параметров на прогнозные интегральные характеристики осевого насоса с быстроходностью ns = 570. Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2013, № 4–1, с. 111–119.

[4] Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы. Москва, Машиностроение, 1966. 363 с.

[5] Грянко Л.П., Папир А.Н. Лопастные насосы. Ленинград, Машиностроение, 1975. 432 с.

[6] Зимницкий В.А., Каплун А.В., Папир А.Н. и др. Лопастные насосы. Ленинград, Машиностроение, 1986. 334 с.

[7] Шоронов С.В., Казеннов И.С., Истомин Е.А. Влияние надроторного устройства на напорные характеристики осевого насоса. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2024, № 5, с. 78–89, EDN: QVANMJ, https://elibrary/qvanmj

[8] Goltz I., Kosyna G., Delgado A. Eliminating the head instability of an axial-flow pump using axial grooves. Proc. Inst. Mech. Eng. A, 2012, vol. 227, no. 2, pp. 206–215, doi: https://doi.org/10.1177/0957650912466033

[9] Perez Flores P., Kosyna G., Wulff D. Suppression of performance curve instability of an axial-flow pump by using a double-inlet-nozzle. Int. J. Rotating Mach., 2008, vol. 2008, art. 536850.

[10] Choi Y.D., Kurokawa J., Imamura H. Suppression of cavitation in inducers by J-grooves. J. Fluids Eng., 2007, vol. 129, no. 1, pp. 15–22, doi: https://doi.org/10.1115/1.2375126

[11] Goltz I., Kosyna G., Wulff D. et al. Structure of the rotor tip flow in a highly loaded single-stage axial-flow pump approaching stall: Part II — Stall inception — understanding the mechanism and overcoming its negative impacts. ASME 2004 Heat Transfer/Fluids Engineering Summer Conf., 2004, pp. 301–306, doi: https://doi.org/10.1115/HT-FED2004-56770

[12] Kosyna G., Goltz I., Stark U. Flow structure of an axial-flow pump from stable operation to deep stall. ASME 2005 Fluids Engineering Division Summer Meeting, 2005, pp. 1389–1396, doi: https://doi.org/10.1115/FEDSM2005-77350

[13] Mu T., Zhang R., Xu H. et al. Study on improvement of hydraulic performance and internal flow pattern of the axial flow pump by groove flow control technology. Renew. Energ., 2020, vol. 160, pp. 756–769, doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.06.145

[14] Ткач П.Ю. Вплив надроторних елементів шнеку на кавітаційноерозійні якості шнекововідцентрового ступеня насоса. Дисс. … канд. тех. наук. Сумы, Сумський державний університет, 2018. 134 с.

[15] Анкудинов А.А., Зубов А.А., Мисягина Ю.Ю. Автоматизированный расчет и проектирование осевихревой ступени насоса. Калуга, Манускрипт, 2019. 23 с.

[16] Анкудинов А.А., Ващенко А.В. Перспективы применения осевихревой ступени в турбонасосах жидкостных ракетных двигателей. Вестник МАИ, 2021, т. 28, № 3, с. 17–23, doi: https://doi.org/10.34759/vst-2021-3-17-23

[17] Боровский Б.И., Ершов Н.С., Овсянников Б.В. и др. Высокооборотные лопаточные насосы. Москва, Машиностроение, 1975. 336 с.

[18] Чебаевский В.Ф., Петров В.И. Кавитационные характеристики высокооборотных шнеко-центробежных насосов. Москва, Машиностроение, 1973. 152 с.

[19] Алмазов A.A., Дроздов З.Т., Лысов Е.Н. и др. Кавитационное вибронагружение высокооборотных осевых насосов. В: Кавитационные колебания и динамика двухфазных систем. Киев, Наукова думка, 1985, с. 41–47.

[20] Brennen C.E. Cavitation and bubble dynamics. Oxford University Press, 1995. 294 p.

[21] Carpenter S.H. Performance of cavitating axial inducers with varying tip clearance and solidity. California Institute of Technology, 1957. 79 p.

[22] Казеннов И.С. Прогнозирование и управление кавитационными характеристиками бустерных оседиагональных насосов кислородно-керосиновых ЖРД с использованием численного моделирования. Дисс. … канд. тех. наук. Москва, МАИ, 2017. 109 с.