Влияние входного лопаточного устройства на напорные характеристики осевого насоса с учетом влияния на антикавитационные качества

Напорные характеристики осевых насосов в подавляющем большинстве случаев имеют немонотонный характер, что осложняет процесс их проектирования и регулирования. Эта тема представляет теоретический и практический интерес, так как закручивание потока на входе в осевой насос может изменить его напор и повысить эффективность в зоне западания (немонотонности) напорной характеристики. Обеспечение монотонно падающей напорной характеристики осевого насоса является одной из важнейших целей оптимизации его конструкции. Методом экспериментального исследования получены напорные и кавитационные характеристики осевого насоса, оснащенного входным устройством с разным количеством лопаток. Показано, что применение такого устройства повышает напор осевого насоса в зоне западания напорной характеристики, но увеличивает нерабочий участок напорной характеристики и ухудшает антикавитационные качества насоса, изменяя форму срывной характеристики на более пологую. Выявлено смещение начала так называемого завала напорной характеристики в область меньших значений расхода рабочей жидкости, вследствие чего увеличивается рабочий диапазон насоса от максимального расхода.
EDN: HLHCRR, https://elibrary/hlhcrr

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] Свобода Д.Г., Жарковский А.А., Иванов Е.А. О проектировании проточной части осевого насоса низкой быстроходности. Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, 2017, т. 23, № 2, с. 41–52, doi: https://doi.org/10.18721/JEST.230204

[8] Свобода Д.Г., Жарковский А.А. Расчет вязкого течения и прогнозные характеристики осевого насоса низкой быстроходности на условия испытаний на экспериментальном водяном стенде. Известия Самарского научного центра российской академии наук, 2015, т. 17, № 2–4, с. 900–903.

[9] Свобода Д.Г., Жарковский А.А., Пугачев П.В. Разработка и исследование проточных частей осевых насосов. Импортозамещение и локализация производства в России. Мат. МНТК ECOPUMP-RUS’2015. Москва, 2015, с. 50–53.

[10] Tan L., Zhu B., Cao S. et al. Influence of prewhirl regulation by inlet guide vanes on cavitation performance of a centrifugal pump. Energies, 2014, vol. 7, no. 2, pp. 1050–1065, doi: https://doi.org/10.3390/en7021050

[11] Tan L., Cao S., Gui S. Hydraulic design and pre-whirl regulation law of inlet guide vane for centrifugal pump. Sci. China Technol. Sci., 2010, vol. 53, no. 8, pp. 2142–2151, doi: https://doi.org/10.1007/s11431-010-4005-5

[12] Hou H., Zhang Y., Li Z. et al. Hydraulic design of inlet guide vane and its full flow passage numerical simulation on centrifugal pump. ASME 2014 Int. Mechanical Engineering Congress and Exposition, 2014, vol. 7, paper IMECE2014-36209, V007T09A072, doi: https://doi.org/10.1115/IMECE2014-36209

[13] Feng W.M., Pan J.Y., Guo Z.W. et al. The effect of variable-inlet guide vanes on performance of an axial flow pump with tip clearance. ASME/JSME/KSME 2015 Joint Fluids Engineering Conf., 2015, vol. 1, paper AJKFluids2015-33499, V001T33A017, doi: https://doi.org/10.1115/AJKFluids2015-33499

[14] Feng W., Cheng Q., Guo Z. et al. Simulation of cavitation performance of an axial flow pump with inlet guide vanes. Adv. Mech. Eng., 2016, vol. 8, no. 6, pp. 1–8, doi: https://doi.org/10.1177/1687814016651583

[15] Guo Z.W., Pan J.Y., Qian Z.D. The effects of the inlet guide vanes on an axial pump under off design points. ASME 2018 5th Joint US-European Fluids Engineering Division Summer Meeting, 2018, vol. 3, paper FEDSM2018-83071, V003T12A008, doi: https://doi.org/10.1115/FEDSM2018-83071

[16] 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