178
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
Несмотря на кажущийся системный подход большинство этих
рекомендаций имеют эмпирическую основу, в то время как теорети-
ческие модели течения в межлопаточном канале недостаточно досто-
верны. В частности, при отработке новых БТНА в “НПО Энергомаш”
столкнулись с проблемой разгрузки шнека от осевых сил. В отличие
от центробежных в осевых насосах создаваемый перепад давления
действует на всю площадь лопаток шнека. При значительных пере-
падах и больших диаметрах шнеков возникающая осевая сила не мо-
жет быть воспринята упорным шарикоподшипником. Для этого при-
меняют разгрузочное устройство, расположенное во втулке корпуса:
в полость под большим давлением подается компонент, а в качестве
поршня устанавливают диск с лабиринтным уплотнением. Для расче-
та потребной площади диска и давления в полости используют рас-
четную методику [3] для оценки осевого усилия на шнек.
В процессе отработки шнека было выявлено, что реальное усилие
превышает расчетное более чем на 50 %, что говорит о непригодности
используемой расчетной модели. В случае если разгрузочное устрой-
ство окажется не способно компенсировать возникающую осевую силу,
нагрузка на радиально-упорный подшипник превысит допустимое зна-
чение, что вызовет его разрушение и приведет к аварийной ситуации.
Таким образом, становится актуальным исследование распреде-
ления давления на выходе из шнека БТНА и изучение свойств выхо-
дящего потока при различных режимах работы агрегата. Кроме по-
лучения непосредственно эпюр давлений возможно определение
осевой и окружной составляющих скорости потока, что поможет бо-
лее эффективно проектировать лопаточный спрямляющий аппарат,
так как в отличие от предвключенных шнеков закрутка потока за
шнеком БТНА нежелательна.
Компьютерное моделирование гидродинамики БТНА.
При
исследовании насосов достаточно просто определить их общие энер-
гетические характеристики на конкретных режимах, такие как КПД,
напор, расход, потребляемая мощность [4]. Однако для детального
понимания особенностей их работы требуется исследование всех ха-
рактеристик потока на протяжении тракта насоса. В общем случае
для построения картины течения необходимо знать распределение
полного и динамического давления, но экспериментально получить
эти данные очень непросто. Более того, измерить давление внутри
каналов быстровращающегося рабочего колеса принципиально не
представляется возможным. С учетом проблем, связанных с проведе-
нием экспериментальных исследований и их дороговизны, следует
искать принципиально иные методы.
В настоящее время таким эффективным и гибким методом явля-
ется компьютерное моделирование. Моделирование и визуализация
гидродинамических процессов служат удобным инструментом при
проектировании и исследовании сложных гидродинамических про-
цессов. По результатам моделирования можно принять решение о
1,2,3 5,6,7,8