Разработка методики исследования и средств снижения динамической нагруженности комбинированных насосных агрегатов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.06, кандидат наук Гафуров, Салимжан Азатович

• Гафуров, Салимжан Азатович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Гафуров, Салимжан Азатович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР РАБОТ В ОБЛАСТИ ВИБРОАКУСТИКИ КОМБИНИРОВАННЫХ НАСОСОВ

1.1 АНАЛИЗ РАБОТЫ КОМБИНИРОВАННОГО НАСОСНОГО АГРЕГАТА

1.2 ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИЧИН ПОВЫШЕННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ ЛОПАСТНЫХ НАСОСОВ

1.2.1 Обзор работ по исследованию влияния присоединённых агрегатов на нагруженное состояние КНА

1.2.2 Обзор работ по исследованию причин гидродинамической неустойчивости течения потока в проточном канале ШЦС

1.3 ОБЗОР РАБОТ ПО ОЦЕНКЕ УТЕЧЕК В ШЕСТЕРЁННОМ НАСОСЕ

1.4 ОБЗОР РАБОТ ПО СНИЖЕНИЮ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЖЕННОСТИ ШН

1.5 ОБЗОР РАБОТ ПО СНИЖЕНИЮ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЖЕННОСТИ ШЦН

1.6 ОБЗОР РАБОТ ПО ЧИСЛЕННОМУ АНАЛИЗУ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ЛОПАТОЧНЫХ НАСОСОВ

1.7 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ

2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СТУПЕНЕЙ КНА

2.1 ОПИСАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СТУПЕНЕЙ КНА

2.2 ВЕРИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СТУПЕНЕЙ КНА

2.3 ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ШЦС, УЧИТЫВАЮЩЕЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СТУПЕНЕЙ

ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ

3 ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КНА

3.1 ОПИСАНИЕ СТЕНДОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

3.2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КНА

3.2.1 Экспериментальные зависимости изменения статических и динамических параметров КНА от его режима работы

3.2.2 Экспериментальные исследования влияния нерастворенного воздуха на вибрационное и пульсационное состояния элементов КНА

3.2.3 Экспериментальные исследования влияния нерастворенного воздуха

на виброакустическое состояние КНА

3.3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ШЦС ПРИ ЕЁ РАБОТЕ НА МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ЖИДКОСТИ

3.3.1 Описание методики численной оценки гидродинамического нагружения конструктивных элементов ШЦС при её работе на многокомпонентной жидкости

3.3.2 Результаты применения методики численной оценки гидродинамического нагружения конструктивных элементов ШЦС при её работе на многокомпонентной жидкости

3.4 АКУСТИКО-ВИХРЕВОЙ РЕЗОНАНС ШЦС

4 РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ СНИЖЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЖЕННОСТИ КОМБИНИРОВАННЫХ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ

4.1 ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ СРЕДСТВ СНИЖЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЖЕННОСТИ КНА

4.2 ЧИСЛЕННАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ СРЕДСТВ СНИЖЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЖЕННОСТИ КОМБИНИРОВАННЫХ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ

4.3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ СРЕДСТВ СНИЖЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЖЕННОСТИ КОМБИНИРОВАННЫХ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики исследования и средств снижения динамической нагруженности комбинированных насосных агрегатов»

ВВЕДЕНИЕ

Надёжность силовых установок двигателей летательных аппаратов во многом определяется функционированием систем топливопитания и регулирования. Одним из наиболее ответственных узлов данных систем являются насосные агрегаты. Известны многочисленные случаи отказов и аварий авиационной техники по причине выхода из строя данных агрегатов. Наиболее остро эта проблема стоит для форсажных силовых установок, работающих в жёстких условиях эксплуатации. Насосные агрегаты относятся к числу наиболее нагруженных элементов силовых установок, при этом напряжения в деталях качающих узлов насосов сравнимы лишь с напряжениями наиболее нагруженных элементов двигателей. Вследствие этого ресурс насосов, как правило, в 2-3 раза ниже ресурса самих силовых установок, величина которых, как правило, составляет от 15 до 20 тысяч моточасов.

Топливные насосы современных форсажных двигателей, установленных на высотных летательных аппаратах (прежде всего самолётах стратегической и дальней авиации) испытывают значительные динамические нагрузки. Это связано с тем, что они выполняются, как правило, комбинированными (КНА) (включающими шнекоцентробежную (ШЦС) -подкачивающую и основную - шестеренную ступени (ШС)) и подвержены интенсивным скрытым кавитационным процессам. Наличие последних связано с многорежимностью подкачивающих ступеней, обеспечивающих широкий диапазон расходов в основную и форсажную камеры сгорания двигателя. Отличительной особенностью рассматриваемых систем топливопитания авиационных двигателей с КНА является то, что как на форсажном, так и на бесфорсажных режимах работы всё топливо, потребляемое двигателем, прокачивается через ШЦС. Это приводит к работе ШЦС на нерасчётных режимах и к интенсификации кавитационных процессов, часто носящих скрытый характер. Такая скрытая кавитация, не приводя к срыву напора, вызывает существенную динамическую и виброакустическую нагруженность элементов насоса.

Как известно, отличительной особенностью систем топливопитания двигателей летательных аппаратов является наличие в ней большого числа функционально связанных гидромеханических элементов и агрегатов, каждый из которых может служить источником колебаний или повышенного шума, а их взаимное влияние может вызывать автоколебания в системе. Сложная структура авиационных агрегатов топливных систем, множество факторов, влияющих на их работу, обуславливает и множество причин, вызывающих нестационарность процессов в системе.

В ходе эксплуатации КНА, содержащих ШЦС и ШС, выявлено, что основным элементов, лимитирующим их ресурс и надёжность, является радиально-упорный подшипник скольжения,

устанавливаемый в ШЦС [1]. Проводимые исследования в ОАО «НПП «ТЕМП» имени Ф. Короткова», ОАО «НПП «ЭГА», СГНПП «Труд», ОАО «СКБМ», ОАО «КУЗНЕЦОВ» а также на кафедре автоматических систем энергетических установок СГАУ не позволили однозначно установить причину повышенного износа радиально-упорного подшипника скольжения ШЦС КНА.

На сегодняшний момент времени отсутствуют работы по численному моделированию ШЦС КНА, в которых учитывается взаимодействие ШЦС и ШС. Отсутствуют методики проведения численного анализа кавитационных процессов в ШЦС, позволяющие прогнозировать её энергетические и кавитационные характеристики, а также прогнозировать нагруженное состояние элементов насоса в случае попадания свободного воздуха. До сих пор нет достаточных сведений о нестационарных пульсациях давления и нестационарном нагружении лопаток ШЦС. Вместе с тем проектирование ШЦС КНА достигло того уровня, при котором только детальное представление течения потока в нём даёт возможность повысить его энергетические и кавитационные характеристики. Таким образом, для повышения надёжности КНА, необходима разработка средств, позволяющих снизить их динамическую нагруженность, а также создание методов, позволяющих прогнозировать нагруженное состояние их основных элементов на различных режимах работы. Необходимо математическое и экспериментальное исследование механизмов взаимодействия элементов насосного агрегата, с учётом протекающих в нём кавитационных процессов и наличия нерастворённого газа.

Поэтому целью диссертации является разработка методики исследования динамической нагруженности КНА и разработка средств её снижения на основе физического и численного моделирования рабочих процессов течения многокомпонентной жидкости, состоящей из керосина, его паров и воздуха.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие основные задачи:

- анализ взаимодействия ШС и ШЦС, выявление основных причин, приводящих к динамической нагруженности элементов КНА, анализ методов прогнозирования энергетических и кавитационных характеристик шнекоцентробежных насосов;

- анализ методов и средств снижения динамической нагруженности шестерённых и шнекоцентробежнных насосов;

- разработка численной модели ШЦС КНА для прогнозирования её напорной характеристики, характеристики по КПД и кавитационной характеристики. Верификация разработанной модели;

- разработка методики моделирования структуры течения рабочей жидкости с целью определения локальных источников нагружения конструктивных элементов ШЦС;

- разработка методики расчёта динамического нагружения конструктивных элементов

ШЦС при её работе на многокомпонентной рабочей жидкости;

- разработка мероприятий по снижению динамических нагрузок в комбинированных насосных агрегатах гидромеханических систем и определение их эффективности.

Научная новизна диссертации состоит в том, что:

1. разработана математическая модель, описывающая рабочие процессы в ШЦС КНА, учитывающая гидродинамическое воздействие ШС, и позволяющая одновременно получать энергетические и кавитационные характеристики ШЦС. При этом для описания кавитационных процессов используется модель, основанная на модифицированном уравнении Рэлея-Плессета, которое учитывает зависимость вязкости и плотности жидкости от её температуры и давления;

2. разработана методика определения гидродинамического нагружения элементов ШЦС для случая её работы на многокомпонентной жидкости. Методика учитывает влияние ШС, а также взаимодействие компонентов рабочей жидкости. Показана перспективность её использования для численного исследования влияния на нагруженное состояние элементов ШЦС нерастворённого воздуха, попадающего в её питающую магистраль;

3. создано и обосновано положение об акустико-вихревом резонансе рабочих колёс ШЦС, что позволило разработать математическую модель акустико-вихревого резонанса рабочих колёс ШЦС, позволяющую определять местные источники интенсификации нагружения ступени во всём диапазоне её рабочих режимов;

4. разработаны конструктивные мероприятия, позволяющие снизить динамическую нагруженность КНА за счёт одновременного устранения обратных токов на входе в ШЦС, а также разбиения потоков рабочей жидкости из сливных и перепускных магистралей на серию более мелких без изменения конфигурации и конструкции внешней обвязки насосного агрегата; разработан алгоритм выбора их конструктивных параметров в зависимости от геометрических и рабочих параметров КНА.

Теоретическая значимость работы заключается в том, что:

- разработаны математические модели, позволящие определять с высокой точностью энергетические и кавитационные характеристики ШЦС, входящих в состав КНА, а также определять их нагруженное состояние в случае попадания различной объёмной доли свободного воздуха в питающую магистраль агрегата без проведения опытно-промышленных испытаний;

- разработана модель акустико-вихревого резонанса, позволяющая определять причину местных источников высокочастотного нагружения элементов КНА.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- разработаны конструктивные мероприятия, обеспечивающие снижение динамических нагрузок, действующих на насосный агрегат;

- определена основная причина разрушения осевого радиально-упорного подшипника ШЦС КНА, заключающаяся в попадании воздуха в питающие трубопроводы агрегатов;

- исключено проведение специальных опытно-промышленных испытаний КНА по определению их энергетических и кавитационных характеристик;

- предложенные методики исследования динамической нагруженности КНА и конструктивные средства снижения динамической нагруженности КНА обеспечивают реализацию актуальных задач по обеспечению их высокой надёжности и использованы при выполнении опытно-конструкторских работ на ОАО «КУЗНЕЦОВ» (г. Самара) и НПП «ТЕМП им. Ф. Короткова» (г. Москва). Основополагающие материалы диссертации используются в учебном процессе СГАУ.

Методы исследования. Поставленные в диссертационной работе задачи решены на основе методов вычислительной гидродинамики и анализа экспериментальных данных. При экспериментальном исследовании использовался спектрально-корреляционный анализ, метод лазерного ножа и высокоскоростная видеосъемка.

Диссертационная работа выполнена на кафедре автоматических систем энергетических установок Самарского государственного аэрокосмического университета (национального исследовательского университета) в соответствии с планами госбюджетных и хоздоговорных научно-исследовательских работ.

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографии.

В первой главе проведен анализ работы КНА в составе топливной системы авиационного двигателя и анализ источников динамического нагружения его элементов. Проведен обзор основных математических и экспериментальных исследований по выявлению причин повышенного динамического нагружения элементов ШЦС КНА. Для установления причин повышенного динамического нагружения элементов КНА выявлены особенности взаимодействия ШЦС и ШС, а также рассмотрено влияние на изменение нагруженного состояния насосного агрегата вихревых обратных токов, кавитации и попадания нерастворённого воздуха. Приведён обзор работ по оценке сил, действующих в лопастных машинах. Проведён анализ существующих методов моделирования лопастных насосов, а также методов прогнозирования их энергетических и кавитационных характеристик.

На основании проведённого анализа в первой главе диссертации сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе разработана численная модель гидродинамического течения в ШЦС с присоединённым подшипниковым узлом. Рассмотрены основные уравнения переноса, состояния, кавитации и турбулентности потоков, решаемые при моделировании течения многокомпонентной жидкости. Описана методика решения данных уравнений с помощью

метода конечных объёмов, реализованная в коммерческом продукте АЫБУЗ СБХ. Получены и подтверждены результатами экспериментов энергетические и кавитационные характеристики ШЦС. Представлено математическое описание модели гидродинамического взаимодействия ступеней КНА

В третьей главе проведено исследование структуры течения в проточной части ШЦС на различных режимах её работы. С помощью численного моделирования оценено влияние конструктивных параметров КНА на нагруженное состояние его элементов, исследовано влияние попадания воздуха в свободном состоянии на нагруженное состояние элементов насосного агрегата. Проведены экспериментальные исследования по оценке пульсационного и вибрационного состояний КНА (на примере НД-25 и НД-32). Экспериментальные исследования подтвердили выявленные с помощью численного моделирования причины повышенного динамического нагружения подшипникового узла ШЦС.

В четвертой главе разработаны конструктивные мероприятия по снижению динамической нагруженности КНА. Экспериментально подтверждена эффективность предложенных мероприятий. Для этого проведены экспериментальные исследования нагруженного состояния КНА в его нескольких компоновках в широком диапазоне его рабочих режимов.

В заключении даны основные выводы по работе и указаны возможные области применения полученных результатов.

1 ОБЗОР РАБОТ В ОБЛАСТИ ВИБРОАКУСТИКИ КОМБИНИРОВАННЫХ НАСОСОВ 1.1 АНАЛИЗ РАБОТЫ КОМБИНИРОВАННОГО НАСОСНОГО АГРЕГАТА

По современным представлениям перспективные авиационные двигатели должны иметь в 1,5...2 раза увеличенный ресурс и надёжность, на 10...15 % улучшенную экономичность, в 1,5...2 раза меньшую массу и трудоёмкость технического обслуживания, пониженный уровень шума на 20...30 EPN дБ и уменьшенную в 2...3 раза эмиссию вредных веществ [2]. Столь значительно улучшение характеристик двигателя требует решения ряда научно-технических проблем, в числе которых создание более совершенной и надёжной системы топливоподачи двигателя.

Не смотря на то, что в отечественном двигателестроении происходит плавный переход к использованию цифровых систем автоматического управления (САУ), в качестве резервных систем зачастую используются гидромеханические (ГМ) агрегаты различной степени сложности. Кроме того, и в электронных САУ ГТД без гидромеханического резерва в состав САУ входят такие ГМ агрегаты, как насосы, исполнительные механизмы для управления геометрией двигателя, подачей топлива, распределением топлива и т.п.

Известно, что повышенные вибрации и пульсации давления в системах топливопитания (СТП) авиационных двигателей неблагоприятно влияют на устойчивость рабочего процесса в камере сгорания, на точность работы систем регулирования, на усталостную прочность элементов конструкции и на динамические нагрузки роторов и их опор. Таким образом, свойства систем летательных аппаратов, их работоспособность и эксплуатационные характеристики во многом определяются свойствами их топливных систем, и основными энергетическими узлами, лимитирующими надёжность и ресурс гидромеханических и топливных систем, являются насосные агрегаты, которые испытывают наиболее высокие динамические нагрузки.

Топливные насосные агрегаты авиационных силовых установок, объединяющие, как правило, насос низкого давления, насос высокого давления и подшипниковые узлы зачастую выполняются в едином корпусе с одним валом для привода рабочих колёс насосов во вращение. Такие типы насосов называются комбинированными двойными насосами (НД). В этом случае не менее чем на 35% уменьшается масса коробки привода двигателя и суммарная масса топливных агрегатов за счёт сокращения количества подшипниковых узлов и соединительных элементов между агрегатами.

Отличительной особенностью СТП двигателей летательных аппаратов является наличие в ней большого числа функционально связанных гидромеханических элементов и агрегатов (рисунок 1.1).

<1у«е

<1у=20

Рисунок 1.1- Принципиальная схема системы топливопитания ТРДД

Представленная на рисунке 1.1 СТП, представляет собой сложную гидромеханическую систему, состоящую из следующих основных агрегатов: топливного насоса (НД); регулятора сопла и форсажа (РСФ); центробежного насоса (ЦН); агрегата дозировки топлива (АДТ); агрегата перепуска топлива (АПТ); агрегата управления соплом (АУС); агрегата управления перепуском (АУП); ограничитель оборотов (ОГВ); привода ленты охлаждения турбины (ПЛОТ); распределителя топлива (РТ); топливно-масляных радиаторов (TMP); фильтра низкого давления (ФНД); распределителя топлива (РТ); термодатчиков (ТД); предохранительных клапанов (ПК); фильтров (Г); электромагнитных клапанов (МКТ); гидротурбонасоса (ГТН); гидропривода постоянных оборотов (ГП); подачи топлива в топливно-жидкостной радиатор (ТЖР) и соединяющих их трубопроводов.

Рассмотрим конструкцию КНА НД-25, входящего в СТП, изображенную на рисунке 1.1. Рассматриваемый агрегат представляет собой двойной насос и предназначен для подачи топлива в основную камеру сгорания двигателя (ОКС). Насос состоит из ШС и ШЦС, расположенных на одной оси, и, соединённых между собой посредством шлицевого соединения и упругой муфты. ШС и ШЦС расположены в отдельных корпусах, но соединены посредством фланца в один агрегат. ШЦС выполняет функцию подкачивающего насоса. Привод насоса осуществляется от вала каскада высокого давления (ВД) двигателя через редуктор, причем крутящий момент передается через вал редуктора и шлицевое соединение на вал ШС, а затем через еще одно шлицевое соединение и упругую муфту на вал ШЦС. Данные насосные агрегаты работают в широком диапазоне подач расхода и имеют высокие требования по первому и второму критическому режиму по кавитации, поэтому в их конструкцию введён двухзаходный шнек с постоянным шагом лопастей. Центробежное колесо состоит из 11 лопаток, шестерни имеют по 11 зубьев. На входном участке ШЦС (перед шнеком) имеются штуцеры для присоединения сливных и перепускных магистралей. Штатная конструкция имеет три направляющие лопатки, установленные перед шнеком. Они способствуют уменьшению потерь в подводе и повышению равномерности потока, за счёт уменьшения закрутки потока перед шнеком.

Отметим, что в данную СТП может входить и другой насос НД-32. Конструктивная схема агрегатов схожа и представлена на рисунках 1.2 и 1.3.

Основным узлом, лимитирующим ресурс и надёжность комбинированных насосов, как показывает опыт эксплуатации агрегатов НД-25 и НД-32, является радиально-упорный подшипник скольжения ШЦС (рисунок 1.4), вследствие износа которого происходит касание крыльчатки о корпус улитки [1]. Данный подшипник изготавливается из графита марки АГ-1500 ТУ48-20-4-71. Физико-механические характеристики указанной марки графита приведены в таблице 1.1.

11роставка

Подшипник Рессоре

Центробежное 'колесо

а б

Рисунок 1.4 - Ротор ШЦС с подшипниковым узлом (а) и осевой упорный подшипник

скольжения ротора ШЦС (б)

Таблица 1.1 - Физико-механические свойства графита АГ-1500

Показатели Значения

Плотность, (г/см3),не менее 2,25

Предел прочности при сжатии, МПа (кгс/см2), не менее 1000

Допустимая удельная нагрузка, кгс/см2, не более 10-25

Допустимая рабочая скорость, м/с, не более 20

Допустимая рабочая температура, °С, не более 230

Имеющиеся данные по съёму агрегатов НД-25 и НД-32 за весь период эксплуатации на основании данных предприятия-изготовителя и эксплуатирующих организаций дают достаточно широкий диапазон наработки агрегатов на отказ - от 15 до 900 часов. В целях предотвращения критического износа графитового подшипника был введен в действие контроль осевого зазора (люфта) в узле подшипника через каждые 15...25 часов наработки. На основании данных об отказах агрегатов были построены графики плотности распределения, интенсивности и вероятности отказов (Ьисунки 1.5 - 1.7). Отметим, что дефект проявляется только при штатной конфигурации топливной системы и отсутствует при работе насосов НД-25 и НД-32 на испытательных стендах. Причины этого будут рассмотрены далее.

0,003

и о

| 0,0025

| 0,002 о

g « 0,0015 в — | 0,001 £

® 0,0005 х о

В о

100 200 300 400 500 Время, час

600

700

Рисунок 1.5 - Плотность распределения отказов агрегатов НД-25 и НД-32

0,025

и ее Т

- 0,02

ев

0

3

1 0,015

0

| 0,01

аэ в

и

1 0,005 х Я

о

Рисунок 1.6 - Интенсивность отказов агрегатов НД-25 и НД-32

0,8 0,7 § 0,6

Ь 0,4 о

10,3 о

£ 0,2 0,1 о

Рисунок 1.7 - Вероятность отказов агрегатов НД-25 и НД-32

Для агрегатов НД-25 и НД-32 имеются сведения о величине осевого зазора в подшипниковом узле при выпуске его с завода-изготовителя, при снятии агрегата в эксплуатации и наработке в момент снятия. На базе этих данных был рассчитан темп износа подшипника. При этом получено, что «естественный» износ подшипника на один час наработки составил 0,000049...0,001 мм по агрегату НД-25 и 0,0001...0,054 мм по агрегату НД-32, т.е. износ по разным агрегатам идёт неравномерно. Наибольшее количество снятых агрегатов имеют наработки 150...350 часов, при этом зазор составлял 0,18... 2,5 мм.

х НД-25 ■ НД-32

100 200 300 400 500 600 700 Время, час

V НД-25

1 ■ НД-32

1

§

§ 1

1

§1

я 1 § V

100 200 300 400 500 600 700

Время, час

1.2 ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИЧИН ПОВЫШЕННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО

НАГРУЖЕНИЯ ЛОПАСТНЫХ НАСОСОВ

Сложная структура авиационных агрегатов топливных систем, множество и комплексность факторов, влияющих на их работу, обуславливает и множество причин, вызывающих нестационарность процессов в системе и, как следствие, повышенную динамическую нагруженность элементов КНА, наименее надёжным из которых является подшипник скольжения [1]. Несмотря на кажущуюся внешнюю простоту конструкции подшипника скольжения ШЦС, на самом деле это сложный и ответственный узел разрушение которого, приводит к отказу всего двигателя.

К основным причинам повышенного износа радиально-упорного подшипника скольжения ротора ШЦС отнесём следующие причины:

1. влияние присоединённых агрегатов на нагруженное состояние КНА;

2. гидродинамическая неустойчивость течения потока на входе в ШЦС и в её проточной части, вызванные появлением обратных токов, кавитационных явлений, попаданием нерастворённого воздуха. Данные явления могут приводить к нарушению условий смазки радиально-упорного подшипника ШЦС и проблемам несущей способности смазочного слоя.

1.2.1 Обзор работ по исследованию влияния присоединённых агрегатов на нагруженное состояние КНА

Быстроизменяющиеся механические и гидравлические силы, действующие в авиационных насосных агрегатах вызывают появление вибраций элементов СТП. В настоящее время широко признано, что надёжность современных двигателей значительно зависит от вибрации и шума, которые они производят в процессе своей работы [3]. Пульсации давления в насосных агрегатах являются одним из самых распространённых источников возникновения вибрации, влияющей на динамическое состояние вала агрегата, его подшипников, уплотнений и, как следствие, всего двигателя [4, 5, 6]. Лопастные насосы из-за конечного числа лопаток и отрывных течений порождают интенсивные пульсации давления в собственных трактах и в подключенных к ним гидромагистралях, вызывая при этом интенсивные вибрации элементов конструкции. Так, насосные агрегаты гидромеханических систем возбуждают колебания присоединённых к ним трубопроводов. Эксплуатация систем управления и топливопитания ДЛА показывает, что из всех встречающихся разрушений трубопроводов наибольший процент составляет усталостные разрушения, вызванные вибрациями [7].

Ориентировочный расчёт собственных частот колебаний присоединённых трубопроводов к агрегату НД-25 [8] показал, что их собственные частоты колебаний составляют для питающей магистрали около 52,5 Гц, для трубопроводов, соединяющих ступени, соответственно 196, 1050, 420 и 118 Гц, для напорной магистрали 715 Гц. Указанные частоты лежат внутри диапазона частот, генерируемых при работе ступеней, т.е. при выходе авиационного двигателя на режим в присоединённых магистралях могут наблюдаться резонансные явления.

Вибрации элементов, в свою очередь, порождают и усиливают пульсации в гидравлических трактах и соответствующие изменения параметров рабочего процесса в агрегатах. Опыт показывает, что повышенные вибрации и пульсации давления в СТП двигателей могут приводить к различным нежелательным и даже опасным явлениям: нарушению управляемости двигателей и ракет; кавитационным срывам работы насосов; неустойчивости рабочего процесса в камере сгорания и газогенераторе; уменьшению точности работы систем регулирования; снижению усталостной прочности элементов конструкции а также изменение динамических нагрузок роторов и их опор.

Одновременно с тем, что, топливные насосы являются источниками вибраций и пульсаций в СТП, при этом они сами испытывают значительные динамические нагрузки [8]. Для определения источников нагружения элементов КНА составлена модель вибрационного и гидродинамического взаимодействия его ступеней. Схема модели представлена на рисунке 1.8.

На рисунке 1.8 величины концентрации воздуха СвЬ статического давления Р¡, температуры Т1, расхода и виброускорения У* представлены как функции, зависящие от времени

Из схемы видно, что в системе присутствует достаточно большое количество возмущающих элементов, каждый из которых может служить источником колебаний давления, вибраций или повышенного шума, а их взаимное влияние может вызывать автоколебания в системе.

В исследовании [9] рабочих характеристик агрегатов НД-25 и НД-32 с частотным диапазоном до 5 кГц было выявлено, что основной вклад в вибрацию вносят высокочастотные составляющие свыше 3 кГц. Однако в указанной работе определить источник нагружения не удалось.

В работе [10] с помощью пьезоакселерометров, установленных в осевом направлении, проводилась оценка вибрационного состояния агрегата НД-25. Замеры вибрационных параметров показывают, что максимальные значения виброперегрузки проявляются на частотах 8,43 и 16,86 Гц, что является первой зубцовой гармоникой ШС на исследуемом режиме и кратной ей. Экспериментальные данные свидетельствуют о наличии прямой зависимости между пульсациями давления на входе в ШЦС и выходе из ШС, и значениями виброперемещений, что позволяет сделать предположение, что пульсации топлива оказывают решающее влияние на виброакустические параметры КНА НД-25.

В работе Калнина В.М. и Шерстянникова В.А. [11] показано, что в области малых величин

отношения расхода топлива через ШЦН к его оборотам Яша. наблюдается резкое увеличение

Ыр

нагрузок на подшипник и вибраций по сравнению с их значениями на номинальном режиме (рисунок 1.9).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гафуров, Салимжан Азатович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Гаспаров, М. С. Гидродинамика и виброакустика комбинированных насосных агрегатов [Текст] / М.С. Гаспаров, А. Н. Крючков, Е. В. Шахматов, В. П. Шорин - Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет, 2006. - 86 с. - ISBN - 978-593424-268-9

2 Олифиров, Ф. Высокоэффективные лопастные насосные агрегаты для ГТД гражданской авиации [Текст] / Ф. В. Петров, В. Буковский, М. Гласс, М. Гэрри, Д. Хайц, Д. Барышников // Двигатель. - 2011. - №5 (17) - С.10 - 13

3 Survey of feed pump outages [Text] : report (final) : FP - 754 / Electric Power Research Institute ; Makay, E.; Szamody O. - Morrisville, 1978 - P. 107

4 Алексеев, A.K. Снижение амплитуд колебаний давления при резонансных режимах работы [Текст] / А. К. Алексеев // Вестник машиностроения. - 1979. - № 8 - С. 15-17.

5 Алмазов, А. А. Кавитационное вибронагружение высокооборотных осевых насосов. [Текст] / А. А. Алмазов / Кавитационные колебания и динамика двухфазных систем : сб. научн. тр. / Наук. Думка -Киев, 1985. - С. 41 - 47.

6 Brennen, С.Е. Cavitation and bubble dynamics [Text] / С. E. Brennen // - New York: Cambridge University Press, 2011. - P. 270 - ISBN 978-1-107-00237-1

7 Белый, Н.Г. К вопросу о вибрациях и выносливости трубопроводов [Текст] / Вибрационная прочность и надёжность авиационных двигателей / Н Г. Белый // Сборник трудов КуАИ. - 1965. - Выпуск 19. - С . 129 -133

8 Оценка виброакустичсеких характеристик насоса НД-25 с учётом динамических свойств коробки приводов и присоединённых топливных магистралей [Текст] : отчёт о НИР (заключ.) / Самарский государственный аэрокосмический университет (СГАУ) ; рук. Шахматов Е. В.; исполн. Крючков А. Н. [и др.] - Самара, 1993. - С. 41

9 Стендовая проверка работоспособности агрегата НД-25 в составе изделия за 100 часов наработки в эксплуатации [Текст] ; технический отчет (промежуточ.) / ОАО «СКБМ» -Самара, 1998.-С. 23

10 Совершенствование акустических свойств машин, оборудования и энергетических установок [Текст] : отчёт о НИР (заключ.) / Самарский государственный аэрокосмический университет (СГАУ) ; рук. Шорин В. П. ; исполн. Крючков А. Н. [и др.]-Самара, 1996-С. 24

11 Калнин В. М. Нагружение ротора шнеко-центробежного насоса при автоколебаниях в гидросистеме [Текст] / В. М. Калнин, В. А. Шерстянников // Динамика насосных систем : сб. науч. тр. / Наукова думка - Киев. 1980. - С. 22 - 27

12 Оценка влияния эксплуатационных факторов на работоспособность агрегата НД-25 [Текст]: технический отчет (заключ.): № 45-6-90 / «НПП «ТЕМП» имени Ф. Короткова -Москва, 1990 г.-С. 13

13 Совершенствование акустических свойств машин, оборудования и энергетических установок [Текст] : отчёт о НИР (заключ.) / Самарский государственный аэрокосмический университет (СГАУ); рук. Шорин В. П.; исполн. Крючков А. Н. [и др.] -Самара, 1996-С. 24

14 Результаты вибрографирования корпуса НД-32 и замеров пульсаций давления топлива на входе в насос [Текст] : техническая справка : № 101-2705 / ОАО «СКБМ» - Самара, 1993-С. 17

15 Gulich, J. F. Centrifugal Pumps [Text] / J. F. Gulich,- Berlin : Springer, 2010. - P. 998 - ISBN 978-3-642-12823-3

16 Гимадиев А. Г. Снижение виброакустических нагрузок в гидромеханических системах [Текст] / А. Г. Гимадиев А. Г., А. Н. Крючков, Е. В. Шахматов, В. П. Шорин ; Самарский государственный аэрокосмический университет - Самара: СГАУ, 1998. - С. 270

17 Определение собственных частот и виброактивности агрегатов [Текст] : технический отчет / ОАО «СКБМ» - Самара, 1993 - С. 17

18 Чебаевский В. Ф. Кавитационные характеристики высокооборотных шнеко-центробежных насосов [Текст] / В. Ф. Чебаевский, В. И. Петров - М.: Машиностроение, 1973.-С. 152

19 Шапиро А. С. Структура реального течения в центробежных и осевых насосах [Текст] / A.C. Шапиро - М.: МГИУ, 2004. - С. 280

20 Toyokura Т. Studies on the characteristics of Axial-Flow Pumps [Text] / T. Toyokura // Bulletin of JSME. - 1961. - Vol. 4. - №14

21 Думов В. И. Некоторые результаты исследования работы осевых винтовых колёс [Текст] / В. И. Думов, М. А. Пешкин // Энергомашиностроение. - 1962. - №2

22 Ершов В. Н. Вариационный принцип максимума потока механической энергии и его приложение к расчёту осевых турбомашин [Текст] / В. Н. Ершов // Известия вузов. Серия «Авиационная техника». - 1959. - №1

23 Степанов А.И. Центробежные и осевые насосы [Текст] : [пер. с англ.] / А. И. Степанов -М., Машгиз, 1960. - С. 468 - Перевод изд.: CENTRIFUGAL AND AXAIL FLOW PUMPS / A. J. Stepanoff New York John Willey & Sons - ISBN

24 Сточек Н. П. Гидравлика жидкостных ракетных двигателей [Текст] / Н.П. Сточек, A.C. Шапиро - М.: Машиностроение, 1978. - С. 127 '

25 Григорьев, Ю. Е. Влияние динамических свойств обратных течений на входе в насос на устойчивость насосных систем и частоты колебаний [Текст] / Ю. Е. Григорьев, В. В. Пилипенко // Гидрогазодинамика технических систем : сб. научн. тр. / Наукова Думка. -Киев,- 1985.-С. 3-7

26 Довготько Н. И. Об одном случае исследования устойчивости системы шнекоцентробежный насос - трубопроводы по отношению к кавитационным автоколебаниям [Текст] / Н. И. Довготько // Динамика насосных систем : сб. научн. тр. / Наукова Думка. - Киев. - 1980. - С. 9 - 14

27 Пилипенко, В.В. Кавитационные автоколебания и динамика гидросистем [Текст] / В. В. Пилипенко, В. А. Задонцев, М. С. Натанзон - М.: Машиностроение, 1977. - С. 352

28 Eisenberg, P. Cavitation [Text] / Р. Eisenberg // Fluid Mechanics / McGraw Hill, 1961

29 Довготько, H. И. Анализ теоретических и экспериментальных результатов влияния конструктивных параметров осевого шнекового преднасоса на устойчивость системы шнекоцентробежный насос - трубопроводы [Текст] / Н. И. Довготько // Кавитационные автоколебания в насосных системах : сб. научн. тр. / Наукова думка. - Киев. - 1976. -4.1.-С. 53-56

30 Довготько, Н. И. Исследование колебаний в насосной системе с кавитирующими шнековым преднасосом и центробежным колесом [Текст] / Н. И. Довготько, В. В. Пилипенко // Гидрогазодинамика технических систем : сб. научн. тр. / Наукова Думка. -Киев.- 1985.-С. 7-16

31 Чебаевский, В. Ф. К вопросу о механизме кавитации в центробежных насосах [Текст] / В. Ф. Чебаевский // Теплоэнергетика. - 1957. - №9

32 Чебаевский, В. Ф. Способ расчёта центробежных насосов на кавитацию [Текст] / В. Ф. Чебаевский // Вестник машиностроения. - 1959. - №8

33 Кинелев, В. Г. Физическая модель кавитирующего шнеко-центробежного насоса, работающего в широком диапазоне режимов по расходу [Текст] / В. Г .Кинелев, Ю. Н. Васильев, С Н. Курочкин //. Кавитационные автоколебания в насосных системах : сб. научн. тр. / Наукова Думка. - Киев. - 1976. - С. 100 -107

34 Бреннен, К. Е. Экспериментальные исследования динамики кавитирующих насосов [Текст] / К. Е. Бреннев, С. Нг // Труды американского общества инженеров-механиков. -1978. Т. 100. - № 2 - С. 136 -147

35 Дыро, П. Р. Некоторые результаты исследования работы осевых винтовых колёс [Текст] / П. Р. Дыро // Энергомашиностроение. - 1962 - №2

36 Аринушкии, JI. С. Авиационные центробежные насосные агрегаты [Текст] / J1. С. Аринушкин, Р. Б. Абрамович, А. Ю. Полиновский, JL Б. Лещинер, Е. А. Глозман. / М.: Машиностроение, 1967. — 256 с.

37 Калнин В. М. Динамика кавитации центробежных насосов ЖРД [Текст] / В. М. Калнин, В. А. Шерстянников // Двигатель - 2002. - №3 (21). - С. 38 - 41

38 Водяницкий, В. П. Возникновение автоколебаний в гидравлической системе при подаче свободного газа на вход в насос. [Текст] / В.П. Водяницкий // Кавитационные автоколебания в насосных системах : сб. научн. тр. / Наукова думка - Киев. - 1976. - Ч. 1.- С. 86-95

39 Водяницкий, В. П. Влияние некоторых физических свойств газожидкостного рабочего тела на энергетические, кавитационные и динамические характеристики насосных систем подачи [Текст] / В. П. Водяницкий, Л. 3 Ковзун, Е. Н. Лысов, В. И. Петров, В. Ф. Чебаевский // Рабочие процессы в шнеко-центробежных насосах : сб. научн. тр. / Наукова думка. - Киев. - 1978. - С.14 - 22

40 Kjeldsen, М. Blade load dynamics in cavitating and two phase flows [Text] / M. Kjeldsen, Roger E. A. Arndt // Proceedings of the 7th International Symposium on Cavitation CAV2009, Ann Arbor, Michigan, USA. - 2009 - Paper No. 113

41 Keller, A. P. MaBstabsgesetze bei der Anfangskavitation [Text] / A. P. Keller, Z. Yang // Versuchsanstalt fur Wasserbau Obernach, TU Miinchen. -1983

42 Lecoffre, Y. Cavitation - Bubble Trackers [Text] / Y. Lecoffre. - Balkema. - 1999. - 399 P.

43 Карелин, В. Я. Износ лопастных гидравлических машин от кавитации и наносов [Текст] / В. Я. Карелин. - М.: Машиностроение. - 1970. - 184 С.

44 Franc, J.P. Cavitation erosion research in France: the state of the art [Text] / J. P. Franc, J. M. Michel // Journal of Marine Science and Technology. - 1997. - Vol. 2. - P. 233 - 244

45 Оценка осевых сил, действующих на шнеко-центробежную ступень [Текст] : технический отчет (заключ.) : № 50-6-90 / «НПП «ТЕМП» имени Ф. Короткова - Москва, 1990 г.-С. 15

46 Franc, J.P. Fundamentals of Cavitation [Text] / J. P. Franc, J. M. Michel. - Kluver Academic Publishers.-2010.-328 P.

47 Рабинер Л. Теория и применение цифровой обработки сигналов. [Текст]: пер. с англ. Зайцева А.Л., Назаренко Э.Г. / Л. Рабинер, Б. Гоулд. - М.: Мир. - 1978. - 848 С.

48 Исследование характеристик пульсаций нагнетаемого давления в шестеренных насосах [Текст]: / ТПП СССР, Московское отделение. № 18341, 1984. -24 с.

49 Модель для расчета потерь от утечек в радиальном зазоре шестеренных насосов [Текст]:/ ЦНИИТЭСТРОЙМАШ. -№БП-82-14544,1981. - 11 с.

50 Рыбкин, Е. А. Шестеренные насосы для металлорежущих станков [Текст] / Е. А Рыбкин, А. А. Усов. - М.: Машиностроение, 1960. - 187 С.

51 Савченко, В. Я. Проектирование систем автоматического регулирования газотурбинных двигателей [Текст] / В. Я. Савченко, И. В. Савченко. - М.: Машиностроение, - 2001. -203 С.

52 Петров В.И. Определение давления в кавитационной каверне при различных стадиях развития кавитации в шнеке [Текст] / В. И. Петров // Динамика насосных систем: сб. научн. тр. / Наукова Думка - Киев, 1980. - С. 87г88

53 Башта, Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов [Текст] / Т. М. Башта. -М.: Машиностроение, 1967.-495 С.

54 Влияние рабочих параметров на пульсацию и уровень шума шестеренных гидронасосов [Текст] /ЦНИИТЭСТРОЙМАШ, № БП-82-14895,1979.-12 С.

55 Загузов, И. С. О снижении уровней пульсаций, вибраций и шума в гидравлических и топливных системах [Текст] / И. С. Загузов // Динамические процессы в силовых и энергетических установках летательных аппаратов. - Самара, 1994. - С. 69 - 74.

56 Преимущества и характеристики шестеренных насосов типа TCP с внутренним зацеплением и малым уровнем шума [Текст] / ВЦП. - 1978. - № В-27699. -21 С.

57 Шум - пути подхода к проблеме со стороны производителей насосов [Текст] / ТПП УССР, Харьковское отделение. - 1975. - № 13242/10 - 16 с.

58 Kojima, Е. Characteristics of fluidborne noise generated by fluidpower pump [Text] / E. Kojima, M. Shinada // Bulierin of JSME.- 1984,- Vol.27. - № 232. - P. 2188 - 2195.

59 A. c. № 205566 СССР, МПК5 F 04 C2/04. Шестеренная гидромашина [Текст] / Г. К. Жулинский, М. Е. Златопольский, В. В. Яровой, В. И, Цырулева, Г. В. Бугреев (СССР); № 3428378 ; заявл. 25.02.1982 ; опублик. 07.07.1983

60 Родионов, Л.В. Математическое векторное моделирование пульсаций подачи жидкости шестеренным качающим узлом [Текст] / Л.В. Родионов, Б.Б. Косенок, А.Н. Крючков, Е.В. Шахматов // Известия СНЦ РАН т.11, - 2009. - №3. - С. 257-262.

61 А. с. №1789758 СССР, кл. F 04 D 1/00,29/66, опублик. 1993.

62 А. с. №1834987 СССР, МПК5 F 04 D3/00/F 04 D 29/66. Рабочее колесо гидромашины [Текст] / С. В. Абрамов, Э. П. Батов, В. В. Горюнов, Б. В. Зимин, В. С. Селифонов и Е. В. Тарасов (СССР).; заявл. 27.06.1991 ; опублик. 15.08.1993

63 А. с. №731058 СССР, МПК5 F04D1/04/F04D31/00. Насос [Текст] / И. В. Щербатенко, А. С. Шапиро, В. П. Ханкин и JI. П. Сапрыкина (СССР) ; заявл. 26.09.1978 ; опублик. 30.04.1980

64 А. С. №775388 СССР, МПК5 F 04 D3/00. Центробежный насос [Текст] / С. Н. Козлов, В. Э. Родман (СССР): заявл. 11.05.1986 ; опублик. 30.07.1988

65 А. с. №848757 СССР, МПК5 F 04 D3/00/F 04 D 29/66. Шнековое колесо насоса [Текст] / В. С. Лященко, В. И. Петров, В. Ф. Чебаевский, Н. П. Шинов, И. Г. Шербатенко (СССР). -№ 2430698 ; заявл. 14.12.1976 ; опублик. 07.09.1981

66 Белоусов, А. И. Гидрогазодинамическое проектирование турбонасосных агрегатов двигателей летательных аппаратов [Текст] / А. И. Белоусов, И. П. Косицын / Куйбышев : КуАИ, 1974.-135 с.

67 Овсянников, Б. В. Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей [Текст] / Б. В. Овсянников, Б. И. Боровский - М.: Машиностроение, 1979. - 344 с.

68 Goto, A. Hydrodynamic design system for pumps based on 3-D CAD, CFD and inverse design method [Text] / A. Goto, M. Nohmi, T. Sakurai, Y. Sogawa // Proceedings of ASME FEDSM01 New Orleans, Louisiana, USA, 2001 - paper FEDSM2001- 18068

69 Arnone, A. Ariane 5 TPLOX inducer design strategies to enhance cavitating performance [Text] / A. Amone, P. Boncinelli, A. Capuani, E. Spano, C. Rebattet // Proceedings, Fourth International Symposium on Cavitation, CAV2001 session B7.004, Pasadena, California, USA, 2001

70 Zhang, M. Numerical Analysis of Unsteady Hydrodynamic forces on a Diffuser Pump Impeller due to Rotor-Stator Interaction [Text] / M. Zhang, H. Wang, H. Tsukamoto // ASME -2002 - Paper FEDSM2002-31181.

71 Gonza'lez, J. Numerical Simulation of the Dynamic Effects Due to Impeller-Volute Interaction in a Centrifugal Pump [Text] / J. Gonza'lez, J. Ferna'ndez, E. Blanco, C.'Santolaria // ASME J. Fluids Eng. - 2001. - №124. -P. 348-355.

72 Gonza'lez, J. Unsteady Flow Structure on a Centrifugal Pump: Experimental and Numerical Approaches [Text] / J. Gonza'lez, J., C. Santolaria, E. Blanco, J. Ferna'ndez, // ASME - 2002. - Paper FEDSM2002-31182.

73 Wang, G. Unsteady Dynamics of Cloud Cavitating Flows around a Hydrofoil [Text] / G. Wang, B. Huang, B. Zhang, M. Zhang // Proceedings of the 7th International Symposium on Cavitation CAV2009 - 2009. - Paper №9

74 Singhal, A. K. Mathematical basis and validation of the full cavitation model [Text] / A. K. Singhal, M. M Athavale, H. Y Li., Yu Jiang // ASME J. Fluids Engineering - 2002. - №122. -P. 617-624

75 Frobenius, M. Numerical and experimental investigations of the cavitating flow in a centrifugal pump impeller [Text] / M. Frobenius, R. Schilling, J. Freidrichs, G. Kosyna // ASME - Montreal, Quebec, Canada, 2002. - FEDSM2002-31006,

76 Hosangadi, A., A. Generalized Compressible Cavitation Model [Text] / A. Hosangadi, V. Ahuja, S. Arunajatesan, // Fourth International Symposium on Cavitation - California Institute of Technology, Pasadena, CA, 2001. - Paper Cav2001-B4-003

77 Kelecy, F. J. Numerical Prediction of Cavitation in a Centrifugal Pump [Text] / F. J. Kelecy // ONET-CFD Network Newsletter, 2003. - №3. - P. 14 -16

78 Medvitz, R. B. Performance Analysis of Cavitating Flow in Centrifugal Pumps Using Multiphase CFD [Text] / R. B. Medvitz, R. F. Kunz., D. A. Boger et al. // Journal of Fluids Engineering, 2002. - №124. - P. 377-383

79 YONG, W. Prediction Research on Cavitation Performance for Centrifugal Pumps [Text] / W. YONG, L. HOULIN, Y. SHOUQI, T. MINGGAO, W. KAI // Proceedings of the 7th International Symposium on Cavitation CAV2009, - Ann Arbor, Michigan, USA, 2009.

80 Bakir, F. Numerical and Experimental Investigations of the Cavitating Behavior of an Inducer [Text] / F. Bakir, R. Rey, A. G. Gerber // International Journal of Rotating Machinery. - 2004. -№10.-P. 15-25

81 Williams, M. Numerical Prediction of Inducer Cavitation [Text] / M. Williams, A. Dianaty, R. McGlynn, W. Clever // 34th AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit - Portland, Oregon, 2004 - AIAA Paper 2004-2641.

82 Okita, K. Numerical Analysis for Unsteady Cavitating Flow in a Pump Inducer [Text] / K. Okita, Y. Matsumoto, K. Jamijo // Fifth International Symposium on Cavitation - Osaka, Japan, 2003. - Paper Cav03-OS-4-12

83 Coutier-Delgosha, O. Numerical Simulation of the Unsteady Cavitation Behavior of an Inducer Blade Cascade [Text] / O. Coutier-Delgosha, Y. Courtot, F. Joussellin, J. Reboud, // 10 AIAA Journal - 2004. - Vol. 42. - №3. - P. 560-569

84 Demeulenaere, A. Application of the domain scaling approach to the calculation of the unsteady flow in a rocket engine turbopump [Text] / A. Demeulenaere, E. Lorrain, D. Lemoal, J. Nguyen, S. Laffite // Proceedings of the hydraulic machinery and systems 21st iahr symposium - Lausanne, 2002

85 Menter, F.R. Application of advanced turbulence models to complex industrial flows [Text] / F.R. Menter, H. Grotjans // Advances in Fluid Mechanics: Calculation of Complex Turbulent Flows - WIT Press, 2000

86 Senocak, I. Interfacial Dynamics-Based Modeling of Turbulent Cavitating Flows Part-1: Model development and steady-state computations [Text] / I. Senocak, W. Shyy // Int. J. for Num. Methods in Fluids. - 2004. - Vol. 44. - P. 975 - 995

87 Овсяников, Б. В. Высокооборотистые лопаточные насосы [Текст] / Б.В. Овсяников, В.Ф. Чебаевский. -М.: Машиностроение, 1975. - 336 с;

fr

88 Григорьев Ю. Е. Влияние термодинамического эффекта кавитации на некоторые параметры кавитационного течения жидкости в насосах [Текст] / Ю.Е. Григорьев, Н.Л. Дорош // Гидрогазодинамика технических систем : сб. научн. тр. / Наукова думка - Киев, 1985.-С. 31-34.

89 Iga, Y. Numerical Investigation of Thermodynamic Effect on Unsteady Cavitation in Cascade [Text] / Y. Iga, N. Ochiai, Y. Yoshida, T. Ikohagi // 7th International Symposium on Cavitation

- Ann Arbor, MI, 2009. - P.16 - 20

90 Plesset, M.S. The Dynamics of cavitation bubbles [Text] / M. S. Plesset // J. Appl. Mechanics.

- 1949. P. 277-282.

91 Schnerr, I. Physical and numerical modeling of unsteady cavitation dynamics [Text] / I. Schnerr, W. Sauer // 4th International Conference on Multiphase Flow - New Orleans, USA, 2001

92 Gerber, A.G. A CFD model for devices operating under extensive cavitation conditions [Text] / A. G. Gerber // International Mechanical Engineering Congress and Exhibit - New Orleans, Louisiana, USA, 2002. - V. 3. - P. 341- 329

93 Senocak, I. Evalution of cavitation models for Navier-Stokes computations [Text] /1. Senocak, W. Shyy // Proceedings of the 2002 ASME Fluids Engineering Division Summer Meeting. -2002. Paper FEDSM2002-31011

94 Kunz, R. F. Multi-phase CFD Analysis of Natural and Ventilated Cavitation about Submerged Bodies [Text] / R. F Kunz, D. A Boger, Т. S. Chyczewski, D. R. Stinebring, H. J. Gibeling // Proc. 3rd ASME/JSME Joint Fluid Engineering Conference, 1999. - Paper FEDSM99-7364

95 Page, M. Turbulent Flow Computations in Turbine 99 Draft Tube with CFX-TASCflow, FIDAP and FINE/Turbo Turbine 99 [Text] / M. Page, A. Giroux // The second ERCOFTAC Workshop on Draft Tube Flow : workshop 2 - Älvkarleby, Vattenfall Utveckling AB, Sweden, 2001

96 CFX-TASCflow manuals, version 15 [Text]. - AEA Technology, 2010

97 FIDAP manuals version 8.52. [Text]. - FLUENT Incorporated, 2009

98 FINE/Turbo manuals version 4.1 [Text]. - NUMECA International, 2010

99 Wilcox, D. C. Turbulence Modeling for CFD [Text] : third edition / D. C. Wilcox. - DCW Industries Inc., La Cañada, - 2006.

100 Raw, M. Robustness of coupled algebraic multigrid for Navier-Stokes equations [Text] / M. Raw // AIAA. - 1996. - Paper 96-0297

101 Singhal, A. K. Mathematical Basis and Validation of the Full Cavitation Model [Text] / A. K. Singhal, M. M. Athavale, H. Li, Y. Jiang // Journal of Fluids Engineering. - 2002. - Vol. 124(3).-P. 617-624

102 Sauer, J. Instationär kavitierende Strömungen - Ein neues Modell basierend auf Front-Capturing (VoF) und 8 Blasendynamik [Text]: PhD thesis : 18.06.2000 / J. Sauer. - Universität Karlsruhe (TU), 2000 - 178 P.

103 Zwart, P. J. A two-phase model for predicting cavitation dynamics [Text] / P. J. Zwart, A.G. Gerber, Т. Belamri // International Conference on Multiphase Flow (ICMF '04). -Yokohama. - 2004

104 Зажигаев, JI.С. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента / JI. С. Зажигав, А. А. Кишьян, Ю. И. Романников. - М.: Атомиздат. - 1978. - С. 232.

105 Шахматов, Е. В. Лазерный визуализатор структуры течений [Текст] / Е. В. Шахматов, О. А. Журавлев, А. Н. Крючков, С. Ю. Комаров, Л. Н. Мединская, Ю. Д. Щеглов // Проблемы и перспективы развития двигателестроения : мат. док. межд. научн. техн. конф. - Самара, СГАУ. - 2001. Ч. 1. - С.233 - 234

106 Sharif, М. A. R. Evaluation of the performance of three turbulence closure models in the prediction of confined swirling flows [Text] / M. A. R.Sharif, Y. К. E. Wong // Computers and Fluids. - 1995. - №2. - P. 81 -100

107 Hogg, S. Computation of highly swirling confined flow with a Reynolds stress turbulence model [Text] / S. Hogg, M. A. Leschziner // AIAA Journal. - 1989. №27. - P. 57 -63

108 Poroseva, S. Simulating separated flows using the k-s model [Text] / S. Poroseva, G. Iaccarino // Center for Turbulence Research Annual Research Briefs. - 2001. - P. 375 - 383

109 Карелин, В. Я. Кавитационные явления в центробежных и осевых насосах [Текст] / В. Я. Карелин. - М.: Машиностроение. - 1975. - С. 336.

110 Антонов, А. Н. Пульсации давления при струйных и отрывных течениях [Текст] / А. Н. Антонов, В. М. Купцов, В. В. Комаров. - М.: Машиностроение. - 1990. - С. 272

111 Римский-Корсаков, А. В. Физические основы образования звука в воздуходувных машинах [Текст] / A.B. Римский-Корсаков, Д.В. Баженов, Л.А. Баженова. -М.: Наука.- 1988.-С. 173

112 Куракулин, Е.А. Влияние вдува воздуха в питающий трубопровод на кавитационные автоколебания в системе «шнеко-центробежный насос - трубопроводы» [Текст] / Е.А. Каракулин Рабочие процессы в шнеко-центробежных насосах : сб. научн. тр. / Наукова думка. - Киев. - 1978. - С. 82 - 85

113 Hagelstein, D. Experimental and Numerical Investigation of the Flow in a Centrifugal Compressor Volute [Text] / K. Hillewaert, R. A. Van den Braembussche, A. Engeda, R. Keiper, M. Rautenberg, // ASME J. Turbomach. -2000. - №122. - P. 22 - 31

114 Hillewaert, K. Numerical Simulation of Impeller-Volute Interaction in Centrifugal Compressors [Text] / K. Hillewaert, R. A. Van den Braembussche // ASME J. Turbomach. -1999. -№121.- P. 603-608.

115 Longatte, F. Analysis of Rotor-Stator-Circuit Interactions in a Centrifugal Pump [Text] / F. Longatte, J. L. Kueny // ASME - 1999. - Paper FEDSM99-6866.

116 Zhang, M. Numerical Analysis of Unsteady Hydrodynamic forces on a Diffuser Pump Impeller due to Rotor-Stator Interaction [Text] / M. Zhang, H. Wang, H. Tsukamoto, H // ASME - 2002. - Paper FEDSM2002-31181.

117 Majidi, K. Numerical Calculation of Impeller/Volute Interaction in a Centrifugal Pump [Text] / K. Majidi // Proceedings of the 5th European Conference on Turbomachinery Fluid Dynamics and Thermodynamics. - 2003. P. 597 - 606.

118 Majidi, K. Numerical Calculation of Secondary Flow in Pump Volute and Circular Casing Using 3D Viscous Flow Techniques [Text] / K. Majidi, K., H. E. Siekmann // Int. J. Rotating Machinery. - 2000. - №6 (4). - P. 245 - 252.

119 Majidi, K. Unsteady Radial Thrust of a Centrifugal Pump due to the Impeller/Volute Interaction [Text] / K. Majidi // Proceedings of the 10th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery, Pacific Center of Thermal-Fluids Engineering - 2004. - Paper ISROMAC10-2004-032.

120 Han, H. Internal Flow Simulation in Screw-Type Centrifugal Pump [Text] / H. Han, K. Tanaka, K., T. Kobayashi // J. Turbomach. - 2000. - 28(3). - P. 183-190

121 Zixiang, S. A Computational Study on Optimum Inducer Leading Geometry For Stall Suppression in a Centrifugal Blower [Text] / S. Zixiang, M. Ishida // Proceedings of ASME Fluids Engineering Summer Meeting. - 2000. - FEDSM00-11059

122 Kurokawa, J. An Innovative Device to Suppression of Performance Curve Instability of Mixed Flow Pump by Use of J-Groove [Text] / J. Kurokawa, S. L. Saha, J. Matsui, H. Imamura // Trans. JSME. - 2000. - № 642 - P. 460 - 467

123 Kurokawa, J. Suppression of Performance Curve Instability of Mixed Flow Pump by Use of J-Groove [Text] / J. Kurokawa, S. L. Saha, J. Matsui, H. Imamura // ASME J. Fluids Eng. - 2000. - №122 - P. 592 - 597

124 Tatebayashi, Y. A 3-D Simulation of Flow in Screw-Type Centrifugal Pump with Tip Clearance [Text] / Y. Tatebayashi, K. Tanaka, H. Han, T. Kobayashi // the 2nd International Symposium on Fluid Machinery and Fluid Engineering, China, 2001

125 Tatebayashi, Y. Meridian Shape Influence on Screw-Type Centrifugal Pump Performance [Text] / Y. Tatebayashi, Y., K. Tanaka // Proceedings of the ASME Fluids Engineering Summer Meeting, Canada. - 2002. - Paper FEDSM02-31183

126 Tatebayashi, Y. Pump Performance Prediction in Screw-Type Centrifugal Pump [Text] / Y. Tatebayashi, K. Tanaka, T. Kobayashi // J. Turbomach. - 2003. №31(1). - P. 582 - 589

127 Kim, Y. T. Pressure Fluctuation Due to Air Entrainment in Screw-Type Centrifugal Pump [Text] / Y. T Kim, K.Tanaka, L. Yamada, Y. Matsumoto, // Trans. JSME. - 2000. - № 644. - P.1126-1131

128 Goto, A. Hydrodynamic Design of Pump Diffuser Using Inverse Design Method and CFD [Text] / A. Goto, A., M. Zangeneh // ASME J. Fluids Eng. - 2002. - №124(2). - P. 319 -328

129 Miner, S. M. CFD Analysis of the First Stage Rotor and Stator in a Two Stage Mixed Flow Pump [Text] / S. M. Miner // Proceedings of the Eigth ISROMAC Conference. - 2000

130 Shi, F. Numerical Study of Pressure Fluctuations Caused by Impeller-Diffuser Interaction in a Diffuser Pump Stage [Text] / F. Shi, H. Tsukamoto // ASME J. Fluids Eng. -2001.-№123.-P. 466-474.

131 van Esch, B. P. M. Hydraulic Performance of a Mixed-Flow Pump: Unsteady Inviscid Computations and Loss Models [Text] / B. P. M. van Esch, N. P. Kruyt // ASME J. Fluids Eng. -2001.-№ 123.-P. 256-264