Анализ зависимости частот кавитационных автоколебаний от подачи и кавитационного запаса центробежного насоса с боковым подводом

Приведены результаты анализа кавитационных автоколебаний в центробежном насосе с боковым подводом на основе экспериментальных данных периода колебаний при изменении подачи и кавитационного запаса . Построена аппроксимирующая поверхность периода колебаний Т в зависимости от подачи Q и кавитационного запаса NPSH, выявлены зоны различной чувствительности периода колебаний к изменению каждого параметра. С помощью метода Sparse Identification of Nonlinear Dynamics (SINDy) получено дифференциальное уравнение в частных производных, отражающее динамику системы. Построены карты градиентов и зон согласованного/противоположного воздействия разных параметров на период колебаний, а также карта кривизны поверхности Т (Q, NPSH) по собственным значениям матрицы Гессе. Результаты исследования можно использовать для прогнозирования и оптимизации рабочих режимов насосных установок; а также для адаптации проточных частей лопастных насосов типа BB3, работающих в условиях вакуума на входе и субоптимальных подач. Анализ полученных данных полезен для описания процесса кавитационных автоколебаний.
EDN: QFDWCH, https://elibrary/qfdwch

Литература

[1] Кинелев В.Г., Шкапов П.М. Динамика ограниченной газовой каверны в трубопроводе. Известия вузов. Прикладная механика и техническая физика, 1992, т. 61, № 4, с. 578–585, doi: https://doi.org/10.1007/BF00872589

[2] Колесников К.С., Кинелев В.Г. Колебания жидкости в топливной магистрали, обусловленные пульсациями отрывных зон в шнековом преднасосе. Изв. АН СССР. Энерг. и трансп. 1976, №?6, с.?155–164.

[3] Пилипенко В.В., Задонцев М.С., Натанзон М.С. Кавитационные автоколебания и динамика гидросистем. Москва, Машиностроение, 1977. 352 с.

[4] Овсянников А.Н., Чебаевский В.И. Высокооборотные осевые насосы. Москва, Машиностроение, 1977. 312 с.

[5] Кинелев В.Г. Кавитация в осевых насосах. Известия РАН. Энергетика, 1993, №?3, с.?146–156.

[6] Жулай Ю.А. Теоретический анализ динамической устойчивости системы шнекоцентробежный насос–трубопроводы с нетрадиционной областью существования кавитационных автоколебаний. Авиационно-космическая техника и технология, 2008, № 1, с. 50–53.

[7] Сердюк Н.И. Экспериментальное исследование амплитудно-частотных параметров кавитационных колебаний жидкости. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2005, № 3, с. 343–345.

[8] Ломакин В.О., Петров А.И., Кулешова М.С. Исследование двухфазного течения в осецентробежном колесе методами гидродинамического моделирования. Наука и образование: научное издание, 2014, № 9. EDN: TDPOJT

[9] Фоменко В.Д., Петров А.И., Ефремов Е.В. Исследование возможности применения гидродиодов для повышения объемного КПД центробежного насоса. Известия МГТУ МАМИ, 2024, т.?18, №?3, с.?180–189, doi: https://doi.org/10.17816/2074-0530-630123

[10] Жулай Ю.А., Долгополов С.И., Грабовская Т.А. Математическое моделирование совместных продольных колебаний конструкции трубопровода и жидкости при кавитационных колебаниях в линиях питания ЖРД. Авиационно-космическая техника и технология, 2009, № 5, с. 58–63.

[11] Жулай Ю.А. Динамические испытания шнекоцентробежного насоса в режиме кавитационных автоколебаний. Весник двигателестроения, 2006, № 3, с. 144–148.

[12] Калачев В.В. Кавитация в струйных насосах (СН) и ее учет при оптимизации и проектировании насосов этого типа. Гидравлика, 2016, № 2. URL: https://hydrojournal.ru/images/journal/number2/Kalachev.pdf

[13] Уколов А.И., Родионов В.П., Старовойтов П.П. Моделирование колеса центробежного насоса с максимальным эффектом кавитации. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2017, т. 17, № 5, с. 910–919, doi: https://doi.org/10.17586/2226-1494-2017-17-5-910-919

[14] Протопопов А.А., Виговский В.И. Многокритериальная оптимизация высокооборотного центробежного насоса. Политехнический молодежный журнал, 2017, № 5. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/2541-8009-2017-5-93

[15] Жулай Ю.А., Скосарь В.Ю. Кавитация как средство интенсификации технологических процессов. Опыт применения и перспективы (обзор). Авиационно-космическая техника и технология, 2013, № 8, с. 7–15, doi: https://doi.org/10.35596/1729-7648-2024-22-3-36-43

[16] Иванова В.Р., Киселев И.Н. Частотно-регулируемый электропривод для энергосбережения и оптимизации технологических процессов в электротехнических комплексах. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2019, т. 21, № 5, с. 59–70, doi: https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-5-59-70

[17] Лэлэ Ч. Гибридный метод структурно-параметрической идентификации динамических систем. Системы анализа и обработки данных, 2025, № 2, с. 111–122, doi: https://doi.org/10.17212/2782-2001-2025-2-111-122