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. |
99-110 |