Оценка влияния нестационарности течения жидкости в распределительных узлах прямозубого роторного насоса на его эффективность

Разработана математическая модель течения рабочей жидкости в динамическом узле распределителя прямозубого роторного насоса. В качестве динамического узла распределителя рассмотрены диафрагменный гидродиод и прямой участок трубопровода. По результатам численного эксперимента установлено, что по эффективности диафрагменный гидродиод находится между прямым участком трубопровода и идеальным обратным клапаном. Проведенный численный эксперимент позволил установить, что с увеличением частоты вращения коленчатого вала и длины динамического распределителя эффективность применения растет, а с повышением перепада давления — падает. При определенных соотношениях частоты вращения, угла поворота вала между окнами нагнетания и всасывания, длины распределителя и перепада давления между линией нагнетания и всасывания, обратное течение рабочей жидкости через динамический распределитель может отсутствовать. Следовательно, динамический распределитель способен работать как идеальный, в котором отсутствует обратное течение жидкости.
EDN: MJDCHG, https://elibrary/mjdchg

Литература

[1] Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Т. 1. Теория и расчет. Москва, Колос, 2006. 398 с.

[2] Фотин Б.С., ред. Поршневые компрессоры. Ленинград, Машиностроение, 1987. 372 с.

[3] Kaigorodov S.Yu. Influence of the design parameters of a hydraulic diode on its performance. Russ. Engin. Res., 2019, vol. 39, no. 3, pp. 220–221, doi: https://doi.org/10.3103/S1068798X19030122

[4] Sasaki T., Furuta K., Ishida N. et al. Topology optimization for 3D fluid diode design considering wall-connected structures. Struct. Multidisc. Optim., 2024, vol. 67, no. 12, art. 209, doi: https://doi.org/10.1007/s00158-024-03920-w

[5] Bavkar A., Paniagua G., Salek P. et al. Multi-objective optimization and validation of a diodic profile. AIAA SCITECH Forum, 2024, paper AIAA 2024-1036, doi: https://doi.org/10.2514/6.2024-1036

[6] Shcherba V.E., Kaigorodov S.Y., Dorofeev E.A. et al. Development and research of diaphragm hydrolic diode for positive displacement pumps. Mech. Based Des. Struct. Mach., 2025, vol. 53, no. 1, pp. 702–721, doi: https://doi.org/10.1080/15397734.2024.2374452

[7] Menter F.R. Review of the shear-stress transport turbulence model experience from an industrial perspective. Int. J. Comput. Fluid Dyn., 2009, vol. 23, no. 4, pp. 305–316m doi: https://doi.org/10.1080/10618560902773387

[8] Ferrari S., Rossi R., Di Bernardino A. A review of laboratory and numerical techniques to simulate turbulent flows. Energies, 2022, vol. 15, no. 20, 7580, doi: https://doi.org/10.3390/en15207580

[9] Tadyszak K., Jäger A., Pánek J. et al. Design and optimization of microfluidic vortex diode. Math. Comput. Appl., 2024, vol. 29, no. 6, art. 97, doi: https://doi.org/10.3390/mca29060097

[10] Qian W., Zhou Z., Wang Q. et al. The performance and fabrication of 3D variable cross-section channel for passive microfluidic control. Micromachines, 2024, vol. 15, no. 8, art. 1038, doi: https://doi.org/10.3390/mi15081038

[11] Кайгородов С.Ю. Разработка конструкции и исследование рабочих процессов диафрагменного гидродиода, предназначенного для работы в прямозубом роторном насосе. Автореф. дисс. … канд. тех. наук. Омск, ОмГТУ, 2022. 24 с.

[12] O’Connor J., Laizet S., Wynn A. et al. Quantifying uncertainties in direct numerical simulations of a turbulent channel flow. Comput. Fluids, 2024, vol. 268, art. 106108, doi: https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2023.106108

[13] Lim D.K., Song M.S., Chae H. et al. Topology optimization on vortex-type passive fluidic diode for advanced nuclear reactors. Nucl. Eng. Technol., 2019, vol. 51, no. 5, pp. 1279–1288, doi: https://doi.org/10.1016/j.net.2019.03.018

[14] Jubaer H., Thomas M., Farkas D. et al. Development of an effective two-equation turbulence modeling approach for simulating aerosol deposition across a range of turbulence levels. J. Aerosol Sci., 2024, vol. 175, art. 106262, doi: https://doi.org/10.1016/j.jaerosci.2023.106262