Повышение эффективности пневматических систем с устройствами гашения пульсации давления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.06, кандидат технических наук Николаева, Анна Владимировна

• Николаева, Анна Владимировна
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Николаева, Анна Владимировна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1. Пульсации давления и последствия их появления в пневматических системах

1.2. Причины появления пульсаций давления в пневматических системах

1.3. Методы гашения пульсаций давления в пневматических системах

1.4. Критерии эффективности устройств гашения пульсации давления

1.5. Особенности конструктивных исполнений УГПД

1.5.1. Особенности конструктивных исполнений УГПД активного типа

1.5.2. Особенности конструктивных исполнений УГПД реактивного типа

1.5.3. Особенности конструктивных исполнений УГПД комбинированного типа

1.6. Методы расчета рабочих процессов в пневматических системах с устройствами гашения пульсации давления

1.7. Постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ С УСТРОЙСТВОМ ГАШЕНИЯ ПУЛЬСАЦИИ ДАВЛЕНИЯ

2.1. Объект исследования

2.2. Расчетная область

2.3. Выбор критериев эффективности УГГТД

2.4. Математическая модель рабочих процессов в пневматической системе с УГПД

2.4.1. Допущения

2.4.2. Расчетные зависимости

2.4.3. Условия однозначности

2.4.4. Метод решения

2.5. Разработка автоматизированного алгоритма для моделирования рабочих процессов в пневматических системах с УГПД

2.5.1. Построение сеточной модели расчетной области

2.5.2. Разработка алгоритма автоматического построения сеточных моделей пневматических систем с УГПД

2.5.3. Алгоритм моделирования рабочих процессов в пневматических системах с УГПД и его программная реализация

2.6. Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С УГПД

3.1. Проверка адекватности прогнозирования параметров рабочих процессов в пневматической системе с УГПД при использовании разработанной математической модели

3.1.1. Оценка влияния параметров компьютерной модели на результаты численного моделирования

3.1.2. Проверка соответствия разработанной математической модели реально существующим процессам

3.2. Численное исследование рабочих процессов в пневматических системах с генератором пульсации давления и УГПД комбинированного типа

3.2.1. Численное исследование рабочих процессов в пневматических системах с генератором пульсации давления в

виде поворотного колена

3.2.2. Численное исследование рабочих процессов в пневматических системах с генератором пульсации давления в виде шиберной задвижки

3.3. Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С УГПД И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ЭФФЕКТИВНЫХ УГПД

4.1. Описание экспериментального стенда

4.2. Методика проведения эксперимента

4.3. Обработка результатов эксперимента

4.4. Сопоставление результатов расчетного и экспериментального исследований

4.5. Внедрение результатов исследования и разработка новых эффективных УГПД

4.6. Выводы по главе 4

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

А — абсолютная погрешность;

с — удельная теплоемкость;

Б, Ь, и т.д. — геометрические параметры расчетной области;

Б — площадь сечения;

g — ускорение свободного падения;

М — число Маха.

р — давление;

Рг — число Прандтля;

щ,и2,и3 ~ скорость в проекциях на оси х,,х2,х3;

и — вектор скорости;

Я — универсальная газовая постоянная;

Яе — число Рейнольдса;

Т — температура;

I — время;

V — объем;

е — относительная погрешность;

£ — коэффициент гидравлического сопротивления (КГС);

Я — коэффициент теплопроводности;

М — динамическая вязкость;

1/ — 1синрмятниргь-яа наэ^псти-

у «. IV 1 и/и«»V/V х.

Р — плотность;

(3,ах,р*,у и т.д. — коэффициенты модели турбулентности.

а — среднеквадратическая погрешность;

со — удельная скорость диссипации кинетической энергии

турбулентности;

Д — степень гашения пульсаций давления.

Подстрочные индексы:

атм — атмосферные параметры;

к — камера;

н.у. — Нормальные условия;

ср — среднее значение;

сум — суммарное значение;

i — текущее значение индекса;

max — максимальное значение;

min — минимальное значение;

t — турбулентный;

оо — параметры невозмущенного потока.

Сокращения:

АЭС — атомная электростанция;

КГС — коэффициент гидравлического сопротивления;

МКО — метод контрольных объемов;

МКР — метод конечных разностей;

МКЭ — метод конечных элементов;

ПК — программный комплекс;

РВП — регенеративный воздухоподогреватель;

УГПД — устройство гашения пульсаций давления;

PC — персональный компьютер (personal computer).

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности пневматических систем с устройствами гашения пульсации давления»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования

Трубопроводы - один из самых распространенных элементов различных пневматических систем, предназначенных для транспортировки газообразных сред. По общей протяженности сетей трубопроводов РФ уступает только США. К безопасности, надежности и уровню ' гидравлического сопротивления трубопроводов предъявляются высокие требования.

В силу особенностей компоновки и условий работы систем трубопроводов почти невозможно полностью исключить появление в них вибраций, вызванных наличием нестационарных гидродинамических вихревых течений, что по статистике в 60% случаев является причиной их поломок. Аспект пульсации давления в системах трубопроводов особенно важен для паропроводов энергетического оборудования, магистралей для транспортировки природного газа, трубопроводов авиационной и космической промышленности, а также для технологических воздухопроводов.

Сильными источниками возмущений потока в системах трубопроводов являются арматура, поворотные колена, тройники, диффузоры, турбооборудование, насосное и компрессорное оборудование. Практически в каждой системе трубопроводов можно найти по меньшей мере один из перечисленных выше источников нестационарных гидродинамических вихревых течений. Индикатором наличия вихревых течений в проточной части трубопровода являются фиксируемые измерительными приборами пульсации давления перекачиваемой среды.

Вследствие наличия пульсаций давления перекачиваемой газообразной среды снижается пропускная способность трубопроводов, а гидравлическое сопротивление и внутреннее трение при этом значительно возрастают из-за больших мгновенных скоростей потока. При колебаниях давления в

трубопроводных сетях ухудшаются условия работы запорной и регулирующей арматуры, увеличиваются нагрузки на элементы тракта трубопровода и на детали присоединенного к нему оборудования, искажаются показания измерительных приборов и нарушается работа систем регулирования. Колебания давления в сети вызывают вибрацию трубопроводов, которая ведет к генерации шумов, повреждению трубопроводов, элементов присоединенного оборудования и арматуры, нарушению герметичности уплотнений, что особенно опасно при работе систем трубопроводов со взрывоопасными, воспламеняющимися, токсичными, радиоактивными газообразными средами и со средами при высоких температурах и давлениях.

Для гашения пульсаций давления в трубопроводах до сих пор используют такие методы и средства, как изменение компоновки и размеров трубопроводов, а также рациональное конструирование и компоновка сетей трубопроводов. Эти меры, как правило, предназначены для обеспечения отстройки собственных частот трубопроводов от частот возмущающих сил. Но в процессе эксплуатации частотная характеристика системы в целом меняется, поэтому резонанс, устраненный при одних частотах, возникает при других. Кроме того, указанные меры не влияют на амплитуды пульсации давления в трубопроводах, которые в некоторых случаях составляют несколько десятков атмосфер в условиях нормальной эксплуатации. Традиционные меры борьбы с пульсациями давления позволяют избежать повреждений трубопроводов, но присоединенное оборудование работает в нерасчетном режиме, что приводит к потере его работоспособности.

При работе трубопроводов с высоким уровнем пульсации давления газа часто идут на увеличение толщины стенок трубопровода, что при работе с газами при высоких температурах приводит к необходимости увеличения времени выхода на режим для уменьшения температурных напряжений в стенках трубопровода, т.е. к снижению маневренности оборудования.

Устранение этого недостатка может обеспечить применением устройств гашения пульсации давления (УГПД). Однако, разработчики УГПД сталкиваются с серьезными проблемами, связанными с оценкой технических характеристик УГПД на этапах проектирования. В основном это обусловлено тем, что имеющиеся полуэмпирические методики не позволяют выбрать эффективные УГПД для произвольной системы трубопроводов с учетом особенностей источника возмущений потока (или генератора пульсаций давления), поэтому окончательная доводка конструкции УГПД, как правило, осуществляется на основе большого количества экспериментальных исследований. Поэтому, сегодня проектирование УГПД является длительным и дорогостоящим процессом, в результате которого полученное устройство работоспособно лишь при определенных условиях эксплуатации в конкретной системе трубопроводов. Это обстоятельство препятствует широкому распространению УГПД применительно к системам трубопроводов для транспортировки газообразных сред.

Поэтому актуальной задачей является создание математических моделей и обоснованных методов расчета, позволяющих проводить исследования, необходимые для разработки эффективных УГПД для установки в произвольной системе трубопроводов для транспортировки газообразных сред с учетом особенностей пневматической системы, удовлетворяющих современным требованиям науки и техники.

Объект исследования

Объектом исследования являются пневматические системы с УГПД. Предмет исследования

Предметом исследования являются рабочие процессы, протекающие в пневматических системах с УГПД, определяющие их технические и эксплуатационные характеристики. Цель работы. Создание новых эффективных УГПД.

Научная новизна

1. Впервые в приложении к пневматическим системам с УГПД создана теория расчета протекающих в них рабочих процессов с учетом распределенных термодинамических параметров состояния и реальной геометрической конфигурации проточной части пневматической системы с УГПД.

2. Впервые предложен критерий для оценки эффективности работы УГПД в пневматических системах на основе определения степени гашения пульсации давления Д для исследуемых УГПД и величины коэффициента гидравлического сопротивления (КГС) ^ пневматической системы.

3. Впервые численно исследовано влияние геометрических параметров пневматической системы с УГПД на эффективность работы УГПД.

4. Впервые на основе численных исследований даны рекомендации по выбору геометрических параметров пневматических систем с УГПД для разработки новых эффективных УГПД.

Практическая ценность

1. Создана теория и метод расчета рабочих процессов в пневматических системах с УГПД, позволяющая повысить эффективность проектирования подобных систем, а так же сократить сроки их разработки, за счет возможности внесения изменений в конструктивную схему систем на всех этапах проектирования.

2. Даны рекомендации по выбору параметров пневматических систем с УГПД, а именно по выбору геометрических параметров УГПД и взаимному расположению УГПД и генератора пульсации давления в пневматической системе, позволяющие повысить эффективность пневматических систем с УГПД.

3. Разработан алгоритм и соответствующее программное обеспечение (ПО) для определения степени гашения пульсации давления исследуемых

УГПД и величины гидравлического сопротивления пневматической системы, позволяющие повысить эффективность проектирования подобных систем, а так же сократить сроки их разработки за счет автоматизации процесса моделирования.

4. Теория расчета внедрена в практику проектирования УГПД во Всероссийском научно-исследовательском институте по эксплуатации атомных электростанций (ОАО «ВНИИАЭС»), г. Москва и внедрена ООО «Инновационные технологии» при проверке эффективности и надежности пневматической системы на предприятии ООО Michelin, М.О., Орехово-Зуевский район, дер. Давыдове.

5. Разработан ряд новых конструкций УГПД, позволяющих снизить КГС пневматической системы с УГПД с одновременным увеличением степени гашения пульсации давления более чем в 3 раза по сравнению с имеющимися аналогами. Конструкции внедрены в ОАО «ВНИИАЭС».

Достоверность полученных данных обеспечивалась применением сертифицированного и поверенного измерительного оборудования, современной вычислительной техники и лицензионного программного обеспечения, отвечающих современным требованиям науки и техники, повторяемостью результатов исследования и хорошим совпадением результатов расчетных исследований с результатами экспериментальных исследований, выполненных в рамках работы, а так же с результатами экспериментальных исследований, опубликованных другими авторами.

Положения, выносимые на защиту

Теория и метод расчета рабочих процессов в пневматических системах с УГПД. Результаты теоретических и экспериментальных исследований рабочих процессов в пневматических системах с УГПД

Содержание работы

В первой главе проанализированы причины и последствия появления пульсаций давления в пневматических системах и сделан обзор пневматических систем, для которых характерно явление пульсаций давления. Обоснована необходимость гашения пульсаций давления в пневматических системах, представляющих собой трубопроводы сложной пространственной конфигурации для транспортировки газообразных сред. Рассмотрены основные методы гашения пульсаций давления и особенности конструктивных исполнений устройств гашения пульсаций давления (УГПД). Выделено три основных типа УГПД по способу их воздействия на структуру потока: активного типа, реактивного типа и УГПД комбинированного типа. На основе анализа достоинств и недостатков УГПД различных типов показана перспективность создания новых УГПД комбинированного типа. Приведены основные методы расчета УГПД и подходы, применяемые к их проектированию. Сделан вывод, что имеющиеся методы расчета пневматических систем с УГПД разработаны недостаточно и не позволяют спроектировать эффективное УГПД с учетом особенностей генератора пульсации давления в пневматической системе. Показана необходимость разработки новой теории и метода расчета трубопроводов с УГПД учитывающих нестационарные и трехмерные пространственные эффекты. Обоснован выбор численных методов решения систем дифференциальных уравнений, описывающих непрерывное распределения параметров рабочего тела в расчетной области и являющихся основой разработанной теории математической модели рабочих процессов. В заключение главы сформулированы основные цели и задачи исследования.

Вторая глава посвящена созданию теории и метода расчета рабочих процессов в пневматических системах с УГПД. Приведена схема и расчетная область изучаемой пневматической системы с УГПД. Предложены критерии эффективности, наиболее полно отражающие качество рассматриваемых УГПД. Согласно задачам исследования разработана математическая модель рабочих процессов в пневматической системе с УГПД с учетом распределенных термодинамических параметров состояния, представляющая собой систему дифференциальных уравнений в частных производных. Представлен метод дискретизации входящих в систему уравнений и приведен итерационный алгоритм решения исходной системы дифференциальных уравнений.

В главе так же описан алгоритм, позволяющий значительно сократить трудозатраты и временные затраты, необходимые для реализации теории и метода расчета рабочих процессов в пневматических системах с УГПД. Приведено описание соответствующего программного обеспечения (ПО) для реализации разработанного алгоритма в программном комплексе (ПК) STAR-CD 4.16.

Третья глава посвящена численному исследованию рабочих процессов в проточной части пневматических систем с УГПД на основе созданной теории и метода расчета. В главе проанализировано влияние различных параметров на достоверность результатов, получаемых при численном моделировании. На основе анализа выбраны параметры математической модели. Результаты численного моделирования сопоставлены с независимыми экспериментальными данными, опубликованными в открытой печати. На основе разработанной теории и метода расчета и с применением разработанного алгоритма и ПО проведено численное исследование влияния геометрических параметров пневматической системы с УГПД и особенностей генераторов пульсации давления на эффективность пневматической системы с УГПД. По результатам исследования даны рекомендации по выбору геометрических параметров УГПД и взаимному

расположению УГПД и генераторов пульсации давления в пневматической системе.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию пневматической системы с УГПД, разработке новых эффективных УГПД и ведрению результатов исследования. Приведено описание экспериментального стенда и методики проведения эксперимента. В результате экспериментальных исследований получена зависимость степени гашения пульсации давления УГПД в пневматической системе и коэффициентов гидравлического сопротивления пневматической системы в зависимости от расстояния между УГПД и генератором пульсации давления, а так же от конструктивного исполнения УГПД и генераторов пульсации давления. Проведено сопоставление результатов экспериментальных и численных исследований. Описано внедрение результатов проведенных исследований и приведено описание новых эффективных УГПД комбинированного типа, разработанных в рамках исследования.

В заключении представлены основные результаты исследования согласно поставленным в работе целям и задачам.

Заключение диссертации по теме «Вакуумная, компрессорная техника и пневмосистемы», Николаева, Анна Владимировна

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана теория и метод расчета рабочих процессов в пневматической системе с УГПД, позволяющие описывать изменение распределения давлений, скоростей и температур газа в элементах пневматической системы во времени, а так же оценить параметры, определяющие эффективность пневматической системы с УГПД: степень гашения пульсаций давления (А), коэффициент гидравлического сопротивления пневматической системы (Q.

2. Разработан алгоритм расчета рабочих процессов в пневматических системах с УГПД для сокращения трудоемкости и продолжительности процесса моделирования. Алгоритм расчета реализован в среде программного комплекса STAR-CD с применением языков программирования FORTRAN и JAVA.

3. Проверена адекватность разработанной теории и метода расчета рабочим процессам в пневматической системе с УГПД путем сопоставления экспериментальных данных, приведенных в открытых источниках печати с результатами расчетных исследований. Расхождение не превысило 7%;

4. Проведены численные исследования для определения влияния геометрических параметров пневматических систем с УГПД комбинированного типа на эффективность пневматических систем и получены новые знания, на основе которых даны рекомендации по проектированию эффективных УГПД;

5. Проведены экспериментальные исследования рабочих процессов в пневматических системах с УГПД, которые подтвердили результаты проведенных исследований.

6. На базе основных положений диссертационной работы в ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам эксплуатации атомных электростанций» (ОАО «ВНИИАЭС») разработан ряд новых высокоэффективных УГПД.

143

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Николаева, Анна Владимировна, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Политехнический: Большой энциклопедический словарь /А.Ю. Ишлинский [и др.]. (3-е изд., перераб. и доп.). М: Большая российская энциклопедия, 1998. 656 с.(41 п.л.).

2. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. (3-е изд., перераб. и доп.) М.: Машиностроение, 1992. 672 с. (42 п.л.).

3. Ржезников Ю.В., Бойцова Э.А. О причинах нестабильности регулирующих клапанов мощных паровых турбин //Теплоэнергетика. 1978. №9. С. 19-24. (0,9 п.л.)

4. Мутуль В.В. Причины вибрации регулирующих клапанов паровых турбин //Труды ЦКТИ, 1977. С.19-27. (1,2 п.л.)

5. Weaver D.S. Flow Induced Vibration in Valves Operating in Small Openings //IAHR-IUTAM Symposium on Practical Experience with Flow-Induced Vibrations. Karlshruhe. Germany. 1979. P. 163. (0,1 п.л.).

6. Hartlen R.T., Jaster W. Main Stream Piping Vibration Driven by Flow-Acoustic Exaltation //IAHR-IUTAM Symposium on Practical Experience with Flow-Induced Vibrations. Karlshruhe (Germany). 1979. P. 195. (0,1 п.л.).

7. Экспериментальный анализ пульсаций давления в пароподводящих органах турбоагрегата/ А.Г. Костюк [и др.] // Теплоэнергетика. 2000. №6. С. 50-57. (1.1 п.л.).

8. Исследование виброактивности регулирующих клапанов системы парораспределения ЦВД паровой турбины К-200-130 /В.Ф. Касилов [и др.] //Теплоэнергетика. 2001. №11. С.13-26. (1,82 п.л.).

9. Зарянкин В.А. Аэродинамические методы повышения экономичности и надежности элементов тепломеханического оборудования ТЭС: дисс. ... канд. техн. наук. Москва. 2000. 190 с. (11,9 п.л.).

10. Низамов Х.Н., Применко В.Н., Колычев JI.B. Определение допустимых динамических нагрузок на трубопроводы //Двойные технологии. 2002. №4. С 15-17. (0,4 пл.).

11.Лапан C.J1. История и этапы развития энергетики Джезказганского промрайона. Джезказган: НПО «Джезказганцветмет», 1987. 81 с. (5,1 п.л.).

12.Велесова И.Н., Окулова М.В. Исследование вибрации главных паропроводов свежего пара первого энергоблока Волгодонской АЭС //Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. 2010. №1. С 49-55. (0,9 п.л.).

13.Tajc L., Bednar L., Stastnu M. Control valves for turbines of large output //Transactions of the Institute of fluid-flow machinery: intern, conf. abstracts. Gdansk (Poland). 2003, P. 209-218. (1,3 пл.).

14. Tajc L., Bernar L., Makarov A. Control valves with flat bottom and muffler //Seminar on Topical problems of Fluid mechanics: intern, conf. abstracts. Praha (Czech Republic). 2002. P. 75-78. (0,5 пл.).

15. Pulsating flows in the inlet of a nuclear steam turbines /Stastny M [ etc.] //Seminar on Topical problems of Fluid mechanics: intern, conf. abstracts. Praha. 2003. P. 54-57.(0,5 пл.).

16.Stastny M., Tajc L.„ Bernar L. Reduction of vibration and noise prodused by nuclear turbine central velves //International conference on energy and the environment: intern, conf. abstracts. Shanghai (China). 2003. P 127-128. (0,2п.л.)

17.Истомин C.A. Совершенствование дроссельно-регулирующих и предохранительных клапанов и пути снижения их влияния на вибрационное состояние последующих трубопроводов //Автореферат дисс. ...канд. тех. наук (05.04.11). Москва. 2005. 31 с. (1,9 пл.).

18.Фик А.С., Кунина П.С., Бунякин А.В. Анализ повреждений технологических трубопроводов компрессорных станций //Современные проблемы науки и образования. 2007. №4. С. 118-123.(0,8 пл.).

19.Бутусов О.Б., Мешалкин В.П. Компьютерное моделирование нестационарных потоков в сложных трубопроводах. М: ФМЗМАТГИЗ. 2005. 550 с. (34,4 пл.).

20.Хачатурян С.А., Гладких П.А. Вибрации в трубопроводах и методы их устранения. М.: МАШГИЗ, 1959. 244 с. (15,3 п.л.).

21. Демпфирование параметрических колебаний трубопровода /И.Е. Ишемгужин [и др.] //Нефтегазовое дело. 2011. №3. С.84-93. (1.3 пл.).

22.Самарин A.A. Вибрации трубопроводов энергетических установок и методы их устранения. М.: Энергия. 1979. 288 с. (18 пл.).

23. Вибрации в технике: Справочник в 6-ти томах (Том 4) /Болотин В.В [и др.]. М.: Машиностроение. 1980. 386 с. (24,1 пл.).

24. Применко Н.В., Заматаев М.В. Новые технологии противоаварийной защиты трубопроводов //Нефть Газ Промышленность. 2007. N2 (30). С.15 - 20. (0,8 пл.).

25.3арянкин В.А. Аэродинамические методы повышения экономичности и надежности элементов тепломеханического оборудования ТЭС: дисс. ... канд. техн. наук (05.04.12). Москва. 2000. 190 с. (11,9 пл.).

26.Илюхин В.Н. Динамика регуляторов давления газораспределительных станций: дисс. ...канд. техн. наук (01.02.06). Самара. 2006. 163с.(10,2 пл.).

27.Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. (2-е изд.) М.: HavKa. 1981. 208 с. ( 13 ттл Л

----j---7 - - - ---- - v — — - у

28.Петровский B.C. Гидродинамические проблемы турбулентного шума. Д.: Судостроение, 1966. 252 с. (15,8 пл.).

29. Пристеночные пульсации давления при турбулентном течении газа в каналах /С.А. Ислентьев [и др.]. М.: Изд-во МГТУ, 1992. 96 с. (6 пл.).

30. Репик Е.У., Соседко Ю.П. Управление уровнем турбулентности потока. М.: Издательство Физико-математической литературы, 2002. 244 с. (15,3п.л.).

31.Аринчев C.B. Теория колебаний неконсервативных систем. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 464 с. (29 пл.).

32. Куликов Ю.А. Динамика трубопроводов летательных аппаратов: дисс. ...доктор техн. наук (05.07.03). Йошкар-Ола. 1995. 282 с. (17,6 пл.).

33. Чернышов A.B. Расчет и конструирование агрегатов пневматических и пневмогидравлических систем. Пневмосистемы. Источники сжатого газа. М: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 50 с. (3,2 пл.).

34. Источники шума и вибрации в вентиляции //Вентиляторы и вентиляция.2012. URL. http://www.airmag.ru/artl6012007 (дата обращения 18.05.2012). (0,2 пл.).

35.СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы. М., 1997. 71 с. (4,4 пл.).

36. ПНАЭ Г-7-002-86 Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М., 1986. 525 с. (32,8пл.).

37.Жуковский Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах. М: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1949. 108 с. (6,8 пл.).

38.Кульков В.Г., Качер К.С. Снижение операционных рисков на объектах энергетики за счет использования технологии волновой стабилизации давления //РосТепло.ш: информационная система по тeплocнaбжeнию.2012.lJRL.http://www.rosteplo.ru/Tech_start/start_shablon.p hp?id=2194 (дата обращения 15.03.2012). (0,9 пл.).

39. Исследование эффективности стабилизаторов давления в условиях промышленной эксплуатации на примере нефтяной отрасли/ Г.Х. Низамова [и др.] //Трубопровод. 2007. 2(21). С. 16-17. (0,3 пл.).

40. Прохоров A.M. Физическая энциклопедия. В 5 томах. (Том 3). М.: Советская энциклопедия. 1988. 357 с. (22,3 пл.).

41. Прандтль JI. Механика вязких жидкостей //Аэродинамика. В.Ф.Дюренда [и др.]. т.З. М: Оборонгиз, 1939. 327с. (20,4 пл.).

42. Краснов Н.Ф., Кошевой В.Н., Калугин В.Т. Аэродинамика отрывных течений. М.: Высшая школа, 1988. 353с.(22,1 пл.).

43. Чжен П. Отрывное течение /Под ред. Майкопара Г.И. (в 3-х томах). М.: Мир, 1973. (Т.1. 298с.;Т.2. 280 е.; Т.З. 331 с.).(56,8 пл.).

44. Coles D. The Law of the wake of the Turbulent Boundary Layer// Fluid Mechanic. 1956. №1, part 2. P. 191-226. (3,38 пл.).

45. Ван-Дайк M. Альбом течения жидкости и газа. М.: Мир, 1986. 184 с. (46п.л.).

46.Dryden H.L. The role of Transition from Laminar to Turbulent Flow in Fluid Mechanics //Bicentennial Conferences Fluid Mechanics and Statistical Methods in Engineering: intern, conf. abstracts. Philadelphia (University of Pennsylvania). 1941. P. 37 -48. (1,56 пл.).

47. Идельчик И.Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов. (Подвод, отвод и распределение потока по сечению аппаратов). М.: Машиностроение, 1983. 351 с. (43,9 пл.).

48.Kline S.T. On the Nature of Stall //Basic Engng, Trans: intern, conf. abstracts. ASME. 1959. ser. D. P.53. (0,1 пл.).

49. Готовцев A.M. Разработка и исследование систем стабилизации течения пара в выхлопных патрубках и выносных регулирующих клапанах паровых турбин: дисс. ... канд. техн. наук (05.04.12). Москва. 2006. 207с. (12,9 пл.).

50. Сулименко В.В. Разработка методов предупреждения аварийных ситуаций в системах городской инфраструктуры: дисс. ... канд. техн. наук (05.26.02). Москва. 2007. 129 с. (8,1 пл.).

51. Некоторые пути гашения вихревого движения и практическое использование противовихревых решеток /А.Е. Зарянкин [и др.] //Теплоэнергетика. 2000. №11. С. 23-28. (0,8 пл.).

52.Повышение динамической надежности и продление срока службы трубопроводов при использовании технологии высоковязкого демпфера/

B.В. Костарев [и др.] //Тяжелое Машиностроение. 2000. №8. С.28-33.

53.Трубопровод: а.с. № 879126 / А.Е. Зарянкин, Т.Б. Жигалов, В.В. Осинцев заявл. 01.04.81 опубл. 07.11.81

54.Истомин С.А. Совершенствование дроссельно-регулирующих и предохранительных клапанов и пути снижения их влияния на вибрационное состояние последующих трубопроводов// Автореферат дисс. ...канд. тех. наук(05.04.11). Москва. 2005. 31 с. (1,9 п.л.).

5 5.Вибрация технологических трубопроводов на нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятиях. М: ЦНИИнефтехим. 1970. 211с. (13,2 п.л.).

56.Новые угловой и клетковый проходной дроссельно-регулирующие клапаны /А.Е. Зарянкин [и др.] //Арматуростроение. М. 2005. №4 (36)

C.32-36. (0,7 п.л.).

57.Pulsation dampener device: Patent 2,875,786 US /Shelly D.L., application from 25.11.1955.

58. Куликов В.Г. Снижение операционных рисков на объектах энергетики за счет использования технологии волновой стабилизации давления //ЭнергоРынок. М. 2009. N 3 (64). С. 69-74. (0,65 п.л.).

59. Роскин А.Б. Устройства для стабилизации колебаний давления и расхода в тепловых сетях //РосТепло.ги: информационная система по тeплocнaбжeнию.2012.URL.http://www.rosteplo.ru/Tech_start/start_shablon.p hp?id=919 (дата обращения 12.05.2012). (2,9 п.л.).

60.Устройство для гашения пульсаций давления: а.с. №119062 /А.А. Крутиков, А.В. Николаева, А.П Скибин. заявл. 24.01.12, опубл. 10.08.2012.

61.Butle B.L., Anti-resonant puise diffuser :United States Patent No. US 2011/0061757 Al /application from 17.03.2011.

62. Устройство для гашения пульсаций давления: заявка RU 2012142558 /A.A. Крутиков, A.B. Николаева, А.П. Скибин, C.JI. Соловьев заявл. 08.10.2012.

бЗ.Зарянкин В.А. Разработка и исследование способов гашения вихревого движения в элементах турбоустановок //Заключительный отчет: НИР.Кафедра паровых и газовых турбин. 2005.46 с. (2,9 п.л.).

64. Чарный И.А. Неустановившееся движение жидкости в трубах (2-е изд.). M.: Недра, 1975. 296с. (18,5 пл.).

65. Владислаев А.П., Козобков A.A., Малышев В.А. Трубопроводы поршневых компрессорных машин. М.: Машиностроение, 1972.288 с. (18п.л.).

66. Ганиев Р.Ф., Низамов Х.Н., Дербуков Е.И. Волновая стабилизация и предупреждение аварий на трубопроводах. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996. 260 с. (16,3 пл.).

67. Гликман Б.Ф. Математическое моделирование пневмогидравлических систем. М.: Наука, 1986. 356 с. (22,3 пл.).

68. Гладких П.А., Хачатурян С.А. Предупреждение и устранение колебаний нагнетательных установок. М.: Машиностроение, 1964. 275 с. (17,2 пл.).

69. Попов Д.Н. Нестационарные гидромеханические процессы. М.: Машиностроение, 1982. 238 с. (14,9 пл.).

70. Шопин В-П. Устранение колебаний в авиационных трубопроводах. - М.: Машиностроение, 1980. 155 с. (9,7 пл.).

71. Кутакеладзе С.С., Стырикович М.А.. Гидродинамика газожидкостных систем. М.: Энергия, 1976. 296 с. (18,5 пл.).

72. Ильгамов М.А. Колебания упругих оболочек, содержащих жидкость и газ. М.: Наука, 1969. 182 с. (11,4 пл.).

73. Светлицкий В.А. Механика трубопроводов и шлангов. М.: Машиностроение, 1982. 280 с. (17,5 пл.).

74.Галицейский Б.М., Рыжов Ю.А., Якуш Е.В. Тепловые и гидродинамические процессы в колеблющихся потоках. М.: «Машиностроение», 1977. 256 с. (16 п.л.).

75.Махин В.А., Пресняков В.Ф., Велик Н.П. Динамика жидкостных ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1969. 384 с. (24 п.л.).

76.Ганиев Р.Ф., Кобаско Н.И. Колебательные явления в многофазных средах и их использование в технологии. Киев: Техника, 1980. 143с. (8,9 п.л.).

77.Mahaffy J. et al. Best Practice Guidelines For the Use of CFD in Nuclear Reactor Safety Applications. NEA/CSNI, 2007. 166 p. (10,4 п.л.).

78.Патанкар C.B. Численное решение задач теплопроводности и конвективного теплообмена при течении в каналах. М.: Изд-во МЭИ, 2003.312 с. (19,5 п.л.).

79.Патанкар С.В. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости . М.: Энергоатомиздат, 1984. 152 с. (9,5 п.л.).

80.Simulation of cylinder valves for reciprocating compressors/ Giacomelli E. [et al.] //8th Biennial ASME Conference on Engineering Systems Design and Analysis: intern, conf. abstracts. Toronto (Italy). 2006. P. 1-10. (1,3 п.л.).

81.Meynet C. Explicit simulation of valve chattering in a gas export line using the morpher // Star Global Conference 2012: intern, conf. abstracts. Amsterdam (Netherlands). 2012. P.58. (0,1 п.л.).

82. Rans R., Sawchuk В., Weiss M. Flow Conditioning and Effects on Accuracy

th

for Fluid Flow Measurement 111 South East Asia Hydrocarbon Flow Measurement Workshop: intern, conf. abstracts. 2008. P. 19. (0,1 п.л.).

83. Шахматом E. В., Прокофьев А.Б., Макарьянц Г.М. Влияние динамических характеристик присоединенных гидравлических цепей на вибрационные характеристики трубопроводов //Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2004. №1. С. 96- 101. (0,8п.л.).

84. Бутусов О.Б., Мешалкин В.П. Компьютерное моделирование нестационарных газовых потоков в сложных трубопроводах круглого сечения. //Теоретические основы химической технологии. 2008. том 42. -№1. С.88-99. (1,6 п.л.).

85.Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. М.: Мир, 1991. Т.1. 504 с. (31,5 п.л.).

86.Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. М.: Мир, 1991. Т.2. 552 с. (34,5 п.л.).

87.Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. М.: Мир, 1990. Т.1. 384 с. (24 п.л.).

88.Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. М.: Мир, 1990. Т.2. 392 с. (24,5 п.л.).

89.Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. 612 с. (38,3 п.л.).

90.Коннор Дж., Бреббиа К. Метод конечных элементов в механике жидкости. JL: Судостроение, 1979. 264 с. (16,5 п.л.).

91.Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир, 1984. 428 с. (26,8 п.л.).

92.Зенкевич O.K. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 541 с. (33,8 п.л.).

93.Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов. М.: Мир, 1981. 304 с. (19 пл.).

94.Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. 392 с. (24,5 п.л.).

95.Versteeg Н.К., Malasekera W. An introduction to computational fluid dynamics. The finite volume method. N.Y.: Longman, 1995. 257 p. (16,1 п.л.).

96.Methodology STAR-CD version 4.12- CD-adapco. CD - adapco Group. 2009 382 p. (23,9 п.л.).

97. CCM USER GUIDE «STAR-CD version 4.16». CD-adapco, 2011. 476 p. (29,8 п.л.).

98.1ssa, R.I. Solution of the implicitly discretised fluid flow equations by operatorsplitting. J. Сотр. Phys., 1986, P. 40-65. (3,4 пл.).

99. Issa, R.I., Gosman, A.D., and Watkins, A.P. The computation of compressible and incompressible recirculating flows by a non-iterativeimplicit scheme, J. Сотр. Phys. 1986. P. 66-82. (2,21 пл.).

100. Петров B.E Методическое и алгоритмическое обеспечение системного анализа гидродинамических процессов и прогнозирования рабочих характеристик промышленных погружных центробежных насосов: дисс. ... канд. техн. наук (05.13.01). Серпухов. 2012. 179 с. (11,2 пл.).

101. Разработка конструкции элемента проточной части /Николаева А.В. [и др.] //Сборник материалов 11-й международной научно-практической конференции «Наука и современность -2011». Новосибирск. 2011. С. 260264. (0,3 пл.).

102. Растригин JI.A. Случайный поиск в задачах оптимизации многопараметрических систем. Рига, 1965. 212 с. (13,3 пл.).

103. Menter, F.R. Zonal two equation k- turbulence models for aerodynamic flows /Proc. 24th Fluid Dynamics Conf. Orlando. Florida. USA. 1993. P. 125133. (1,2 пл.).

104. Wilcox, Turbulence Modeling for CFD. DCW Industries, Inc. La Canada. CA. 2006. 131 p. (0,1 пл.).

105. Menter F., Turbulence //Heat and Mass Transfer 4: intern. Conf. abstracts. 2003, pp. 625-632. (1,1 пл.).

106. Menter F .NASA TM 103975, 1992. 83 p. (5,2 пл.).

107. Гарбарук A.B., Стрелец M.X., Шур M.JI. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений. СПб: Изд-во Политехи, унта, 2012. 88с. (5,5 пл.).

108. Bradshaw P., Ferriss D. H., Atwell N. P. Calculation of boundary layer development using the turbulent energy equation //J. Fluid Mech: intern. Conf. abstracts. 1967, v. 28, P. 593-616. (3,1 пл.).

109. Суини X. и др. Гидродинамические неустойчивости и переход к турбулентности. М.: МИР, 1984. 344 с. (21,5 п.л.).

110. Issa, R.I., Ahmadi Befrui, В., Beshay, К. Solution of the implicitly discretised reacting flow equations by operator-splitting //J. Сотр. phys. intern, conf. abstracts. 1991. P. 388-410. (3,0 пл.).

111. Ferziger J.H., Peric M. Computational metods for fluid dynamics.- 3., rev.ed. Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hong Kong; Milan; Paris; Tokio, Springer, 2002 423p. (26,4 пл.).

112. Best Practice guidelines for the use of CFD in nuclear reactor safety applications /Mahafy J., Chung В., Dubois F [e.t.c ]. NEA/CSNI/R. 2007.154 p. (9,6 пл.).

113. Суранов А.Я Lab VIEW 7: справочник по функциям. М.: ДМК Пресс. 2005. 512 с. (32 пл.).

114. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М.-.Энергия, 1978. 704 с. (44 пл.).

115. Косарев В.И., Косарев E.JI. Методы обработки экспериментальных данных. (2-е изд., перераб). М: ФИЗМАТЛИТ, 2008. 208 с. (13 пл.).

Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций" (ОАО "ВНИИАЭС")

Joint stock company 'All-Russian Research Institute for Nuclear Power Plants Operations" (VNIIAES)

ВНИИАЭС

АКТ

УТВЕРЖДАЮ генеральный директор

Г.В. Аркадов

2012 г.

"i

о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы

Николаевой Анны Владимировны Повышение эффективности пневматических систем с устройствами гашения пульсаций давления"

Разработанные Николаевой А. В. метод, теория и алгоритм моделирования рабочих процессов в пневматических системах с устройствами гашения пульсаций давления внедрены в ОАО "Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций" при проектировании новых высокоэффективных устройств гашения пульсации давления. Данные устройства предназначены для гашения пульсаций давления в системах трубопроводов для транспортировки пара и воды, обусловленных наличием в проточной части нестационарных гидродинамических вихревых течений

Комплекс расчетно-экспсриментальных исследований, выполненных Николаевой A.B. в рамках диссертационной работы позволил определить наиболее оптимальные геометрические размеры для ряда устройств гашения пульсаций давления при работе в системах трубопроводов с различными генераторами пульсации давления и дать ряд важных рекомендаций по проектированию эффективных устройств гашения пульсации давления и их по установке в различных системах трубопроводов.

По результатам совместных разработок получен патент на полезную модель № 119062 от 10.08.2012 г. "Устройство для гашения пульсаций давления" и подана заявка на полезную модель № 2012142558 от 08.10.2012 г. Разработанные устройства предназначены хтя снижение уровня пульсации давления перекачиваемой рабочей жидкости в системах трубопроводов, снижения уровня вибрации трубопроводов, уменьшения воздействий гидравлических ударов на трубопроводы и присоединенное к ним оборудование, увеличения надежности, экономичности и срока службы систем трубопроводов и присоединенного к ним оборудования, а так же упрощения задачи изготовления устройств для гашения пульсации давления. Данные устройства позволяют снизить более чем в три раза коэффициент гидравлического сопротивления систем трубопроводов и повысить степень гашения пульсаций давления устройств гашения пульсации по сравнению с имеющимися аналогами.

В настоящее время проводится изготовление с последующим испытанием прехтагаемых устройств для подготовки к внедрению их на АЭС.

Работа проводилась в рамках договорах» Н'44/11/17 от25 апреля 2011г. «Создание концепции и технологии "Виртуальная АЭС с ВВЭР"» в рамках разработки концепции применения CFD-технологий для поддержки проектирования передовых реакторных установок.

Использование результатов исследования Николаевой A.B. позволяет: повысить качество проектирования и эффективность разрабатываемых устройств: сократить затраты на проведение работ и сократить объемы необходимых экспериментальных исследований.

Начальник Центра 971

Д.Т.Н.

Крошилин А.Е.

Заместитель начальника Центра 971

д.т.н.

Соловьев СЛ.

Tt.wM <Pntx,Ftu

тел.:+1(4») 7*6-91-33 факс: +7 (495) 37M3-33

МкьЛМгт

11)9507. Россия. Носки. Ферганская ух. 25 ИНН: 7721247141 25. Fergansiaya Ягеа. Moscow, Russia, 109507 VAT Identification Vo.: 7721247141

E-mail:

vnuaefa vnuaes.ru HTTP:

www.vniian.ru

ООО «ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»

142600, МО, г. Орехово-Зуево, ул. Стачки 1885 года, д.6 ИНН/КПП: 5034039397/503401001 ОГРН/ОКПО: 1105034001247/66104623 Телефон [phone]. E-mail: [e-mail]

АКТ

о внедрении результатов кандидатской диссертации Николаевой Анны Владимировны "Повышение эффективности пневматических систем с устройствами гашения пульсаций давления" Разработанные Анной Владимировной Николаевой метод, теория и алгоритм моделирования рабочих процессов в пневматических системах с устройствами гашения пульсаций давления внедрены в ООО "Инновационные технологии". Основной профиль нашего предприятия проведение энергоаудита и повышение энергетической эффективности промышленных предприятий. Результаты диссертационной работы А.В.Николаевой были использованы на нашем предприятии в процессе проведения исследования состояния пневматических сетей на предприятии ООО «Мишлен - российская компания по производству шин» (Московская область, Орехово-Зуевский район, дер. Давыдово, ул. Заводская д.1). С применением, созданного в диссертационной работе метода и алгоритма моделирования рабочих процессов в пневматических системах с устройствами гашения" пульсаций давления проведен анализ динамических процессов в пневматической системе предприятия на предприятии ООО «Мишлен - российская компания по производству шин».

Комплекс расчетно-экспериментальных исследований, выполненных Николаевой A.B. на базе метода и алгоритма моделирования рабочих процессов в пневматических системах, позволил сделать выводы о том что. наличие генераторов пульсации давления в виде отдельных местных сопротивлений в пневматической системе предприятия ООО «Мишлен - российская компания по производству шин»не опасно при нормальных условиях эксплуатации (скорости рабочей среды не превышают 6 м/с). Однако, опасный уровень пульсаций давления может быть вызван наличием взаимовлияния вихревых структур, создаваемых отдельными генераторами пульсации давления, гидравлическими ударами и работой нагнетательных установок. Для улучшения условий работы пневматической системы дан ряд рекомендаций.

Работа проводилась в рамках договора № 3634-2012 от 12 июля 2012 г. «Энергетическое обследование предприятия».

Результаты диссертационной работы Николаевой A.B. будут использованы и в наших дальнейших работах при проведении исследований состояния пневматических сетей промышленных предприятий.

Генеральный директор ООО «Инновационные технологи.

Ведущий инженер

ГоС-ОЗс^

И.А. Серочкин A.A. Зотов

ртеотзйошй #вджр мрш

ха

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ПУЛЬСАЦИИ ДАВЛЕНИЯ

« ни т~м~ ■: — ~и' •

НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ

№119062

Патентообладатель(ли): Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций" (ОАО "ВНИИАЭС")

Автор(ы): см. на обороте

Заявка №2012102129

Приоритет полезной модели 24 января 2012 Г. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 10 августа 2012 г.

Срок действия патента истекает 24 января 2822 г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности

Б.П. Симонов

ш