Версия для печати

Т. 6, № 2, 2022

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК. СЕРИЯ «АВИАЦИОННО-РАКЕТНОЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ»

СОДЕРЖАНИЕ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ

Ю. Б. Галеркин, А. Ф. Рекстин, В. Б. Семеновский, Л. Н. Маренина, О. А. Соловьёва, А. А. Дроздов, Л. Н. Розанов, П. Н. Броднев Развитие подходов и опыт оптимального проектирования центробежных компрессоров турбодетандерных агрегатов DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-9-20 Процесс проектирования нового турбодетандерного агрегата по Методу универсального моделирования состоит из нескольких этапов: первичное проектирование, оптимизация, расчет газодинамических характеристик. Развитие современных вычислительных методов и накопление результатов экспериментальных исследований позволили усовершенствовать математические модели в области расчета и проектирования центробежных компрессоров турбодетандерных агрегатов. В полученную модель входят 22 эмпирических коэффициента, погрешность расчетов составляет 1,8 %, что является достаточным для ее практического применения в проектной деятельности. Ключевые слова: центробежный компрессор, турбодетандерный агрегат, коэффициент теоретического напора, условный коэффициент расхода, КПД, математическая модель.	9–20
С. С. Бусаров, А. В. Недовенчаный, К. А. Бакулин, Н. Г. Синицин, А. А. Панютич Экспериментальная оценка влияния частоты вращения коленчатого вала на амплитуду пульсаций давления в газовых коммуникациях малорасходных поршневых компрессоров DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-21-26 Наличие пульсаций давления газа во всасывающих и нагнетательных патрубках поршневых компрессоров связано с периодическим соединением и разобщением их с рабочей камерой при работе самодействующих клапанов. Настоящая работа посвящена разработке методики экспериментального исследования пульсаций давления в газовых коммуникациях поршневых компрессоров при различных режимах работы применительно к существующей лабораторной установке и сопоставление полученных результатов с результатами расчетов, полученными на основании использования известных многократно апробированных методик. Данная апробированная методика может найти применение для исследований пульсаций давления в газовых коммуникациях широкого класса малорасходных поршневых компрессоров. Ключевые слова: поршневая ступень, экспериментальные исследования, пульсации давлений, линия всасывания, линия нагнетания.	21–26
А. Д. Ваняшов Корректировка методики пересчета газодинамических характеристик высоконапорной центробежной компрессорной ступени при изменении частоты вращения ротора DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-27-35 В работе приведена предлагаемая скорректированная методика пересчета газодинамических характеристик высоконапорной ступени турбокомпрессора, работающей в области высоких окружных скоростей (условные числа Маха > 0,5), на другие частоты вращения ротора с учетом отклонения от условий кинематического и динамического подобия. Рассмотрены особенности комбинированного регулирования за счет создания закрутки потока пред рабочим колесом и одновременном изменении частоты вращения. Проведен анализ экспериментальных и теоретических результатов. Ключевые слова: центробежная компрессорная ступень, входной направляющий аппарат, осерадиальное рабочее колесо, газодинамические характеристики, закрутка потока.	27–35
Н. А. Райковский Анализ развития безмасляных подшипниковых систем быстроходных компрессорных и энергетических агрегатов роторного типа для мобильных условий эксплуатации DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-36-49 В работе выполнен анализ перспектив применения основных типов конструкций безмасляных подшипниковых узлов для условий работы в роторных агрегатах автономных мобильных установок. Проведенный анализ позволил установить современный уровень развития безмасляных подшипниковых технологий, имеющиеся ограничения их применения в агрегатах автономных мобильных установок и актуальные проблемы, решение которых требует проведения исследований и дальнейшего совершенствования конструкций подшипниковых узлов. Ключевые слова: безмасляный подшипник, роторный агрегат, мобильный объект, газовая смазка, порошковая смазка, магнитный подшипник, условия эксплуатации.	36–49
Д. Х. Садвакасов, Г. И. Чернов, В. Л. Юша Анализ влияния факторов неопределенности на математическое моделирование процесса обратного расширения аммиака в тихоходной поршневой компрессорной ступени. Часть 2 DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-50-58 В работе представлен анализ влияния методики расчета коэффициента теплоотдачи на математическое моделирование процесса обратного расширения аммиака в рабочей камере поршневой компрессорной ступени (в области влажного пара). Рассмотрены альтернативные варианты пленочной и капельной схематизации процесса теплообмена. В основу математической модели легли уравнения первого закона термодинамики для тела переменной массы, уравнение состояния реального газа, уравнения Клапейрона –Клаузиуса и Ньютона–Рихмана. По результатам расчетно-параметрического анализа проведена оценка применимости известных методик расчета коэффициента теплоотдачи к рассматриваемому объекту. Ключевые слова: аммиак, влажный пар, перегретый пар, процесс обратного расширения, математическая модель, коэффициент теплоотдачи, пленочная схематизация, капельная схематизация.	50–58
А. М. Данилишин, Ю. В. Кожухов Численное моделирование турбулентного течения в высоконапорном осерадиальном рабочем колесе центробежного компрессора холодильных машин DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-59-70 В статье представлены результаты моделирования вязкого течения с использованием различных моделей турбулентности в программе Ansys CFX для центробежных компрессорных ступеней по экспериментальным исследованиям Д. Экардта и Г. Крейна. Ступени выполнены с рабочими колесами, имеющими углы выхода лопаток 90 и 60 градусов. Изоэнтропийная эффективность и отношение полного давления сравниваются с экспериментальными данными. Проведена оценка структуры контуров полей статического давления и профилей меридиональной скорости рабочего колеса. Даны рекомендации для качественного моделирования течения высоконапорных центробежных компрессорных ступеней холодильных машин. Ключевые слова: центробежный компрессор, высоконапорная ступень, осерадиальное рабочее колесо, CFD, неопределенность моделирования.	59-70
И. Костанцо, С. Мурджиа, Г. Валенти, Ф. Фазани Экспериментальное исследование паровой роторно-пластинчатой расширительной машины = Costanzo I., Murgia S., Valenti G., Fasani F. Experimental investigation on a sliding-vane expander for steam applications / пер. с англ. М. А. Федоровой DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-71-77 Существует множество промышленных установок, использующих пар в качестве источника энергии при различных уровнях давления, в которых снижение давления обычно осуществляется при помощи дроссельного клапана, что приводит к необратимым потерям. Эту энергию можно рекуперировать с помощью расширительной машины, которая генерирует механическую или электрическую энергию. Эта работа посвящена анализу инновационного парового расширителя, разработанного на основе роторно-пластинчатой технологии. Представлены принципы проектирования роторно-пластинчатого расширителя и двух экспериментальных установок. Первая экспериментальная установка позволяет оценить надежность системы с паром в качестве рабочей жидкости, вторая установка позволяет оценить стабильность в течение длительного периода работы, а также производительность системы. Измеряется максимальная механическая мощность расширителя 28 кВт. Также представлена диаграмма зависимости давления от объема в процессе расширения. Ключевые слова: рекуперация тепловой энергии, экспериментальный стенд, парогенератор, роторно-пластинчатый расширитель, механическая мощность, температура, индикаторная диаграмма. Перевод публикуется с разрешения авторов и оргкомитета серии конференций IOP: «Материаловедение и инженерия» (IOP Conference Series Materials Science and Engineering) (Лондон, 2021).	71-77

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

А. А. Кишкин, А. В. Делков, Ю. Н. Шевченко, М. У. Абдуллаев Коэффициент скорости тангенциального подвода дозвуковой центростремительной турбины DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-78-84 На сегодняшний день в спектре задач, решаемых орбитальными космическими аппаратами, выделяется направление, связанное с увеличением как функциональной, так и тепловой мощности, излучаемой системой терморегулирования в космическое пространство. При тепловых мощностях больше 7 кВт возникает дефицит теплоизлучающих поверхностей. Задачу возможно решить по трем направлениям: повышение температуры излучающей поверхности; разворачивание дополнительных поверхностей; утилизация тепловой энергии в органическом цикле Ренкина. Ключевым звеном в реализации цикла является моделирование и проектирование малопотенциальной реактивной микротурбины. При моделировании рабочего процесса такой турбины необходима предварительная оценка потерь энергии при формировании окружного потока на входе в рабочее колесо. Одним из параметров, определяющих часть потерь, является коэффициент скорости φu . Данная работа посвящена теоретическому обоснованию и методике экспериментального определения коэффициента в диапазоне изменения геометрических и режимных параметров тангенциального подвода дозвуковой центростремительной турбины. Ключевые слова: реактивная микротурбина, цикл Ренкина, геометрические и режимные параметры, тангенциальный подвод, дозвуковая центростремительная турбина, энергетика потока.	78–84
В. И. Кузнецов, В. В. Макаров, А. С. Грицай Исследование характеристик вихревой трубы DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-85-89 На основании составленной ранее физико-математической модели рабочего процесса вихревой трубы произведен расчет термогазодинамических характеристик вихревой трубы при известных геометрических размерах и сопоставление их с экспериментальными данными. В расчетах учтен обмен работой и теплотой между осевыми и периферийными слоями газа. Обмен работой осуществляется за счет передачи кинематической энергии от оси к периферии силами вязкости при возникновении касательных напряжений. Учтена разность термодинамических температур при подводе теплоты от периферии к оси. Данные явления снижают эффект охлаждения потока, выходящего из диафрагмы. Ключевые слова: термогазодинамические характеристики, вязкость, касательные напряжения, температурная эффективность.	85-89
А. В. Седельников, Е. В. Еськина, А. С. Танеева, Е. С. Хнырева, Е. С. Матвеева Проблема обеспечения и контроля требований по микроускорениям на борту малого космического аппарата технологического назначения DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-90-98 В работе дан обзор способов снижения микроускорений во внутренней среде малого космического аппарата и приведены количественные оценки уровня микроускорений. Формируется проектный облик малого космического аппарата технологического назначения. Рассматриваются вопросы обеспечения качества полученных результатов гравитационно-чувствительных процессов путем контроля уровня микроускорений на борту малых космических аппаратов. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании и эксплуатации малых космических аппаратов технологического назначения. Ключевые слова: микроускорения, гравитационно-чувствительные процессы, малый космический аппарат.	90-98
Е. В. Леун, Д. Б. Добрица, А. А. Поляков, В. К. Сысоев Анализ особенностей возникновения инерциального взрыва в задачах высокоскоростных ударов металлических пенетраторов в исследуемое небесное тело и метеорно-техногенных частиц в элементы космических аппаратов DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-99-110 В статье рассматриваются особенности возникновения инерциального взрыва (ИВ) в задачах высокоскоростных ударов о твердую преграду ударников двух типов: металлических пенетраторов в исследуемое небесное тело для космических контактных научных исследований и метеорнотехногенных частиц в элементы космических аппаратов. Анализируются особенности ИВ, условия его возникновения и результаты теоретических и экспериментальных исследований. Обсуждается отношение расчетной скорости удара, приводящей к появлению ИВ, к скорости звука в разных металлах, стремящихся к определенному среднему значению. Обсуждается влияние контактно- и термоэлектрических явлений и температуры ударника на возникновение ИВ, а также его зависимость от площади сечения ударника. Рассматриваются способы предотвращения возникновения ИВ. Ключевые слова: космические исследования, небесное тело, пенетратор, высокоскоростной удар, перегрузка, критическая скорость, электронная эмиссия, инерциальный взрыв, метеорнотехногенные частицы.