avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2025-9-1-92-100XZOZJGavroen-39Research ArticleАВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКАAVIATION AND ROCKET-SPACE ENGINEERINGИсследование течения вязкой несжимаемой жидкости в боковой полости вращения центробежных насосов и газовых турбин жидкостных ракетных двигателей на основе теории пространственного пограничного слояResearch of viscous incompressible fluid flow in the lateral rotation cavity of centrifugal pumps and gas turbines of liquid rocket engines based on the spatial boundary layer theoryЖуйковД. А.ZhuikovD. A.

ЖУЙКОВ Дмитрий Александрович, кандидат тех­нических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Двигатели летательных аппаратов»

г. Красноярск, пр. им. Газеты Красноярский Рабочий, 31

AuthorID (РИНЦ): 113410

AuthorID (SCOPUS): 56543678400

ResearcherID: J-3180-2013

ZHUIKOV Dmitry Alexandrovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Aircraft Engines Department

Krasnoyarsk, Krasnoyarsky Rabochy Ave., 31, 660037

AuthorID (РИНЦ): 113410

AuthorID (SCOPUS): 56543678400

ResearcherID: J-3180-2013

dimitri_z@inbox.ruШевченкоЮ. Н.ShevchenkoYu. N.

ШЕВЧЕНКО Юлия Николаевна, аспирант кафедры «Холодильная, криогенная техника и кондициони­рование»

г. Красноярск, пр. им. Газеты Красноярский Рабочий, 31

AuthorID (РИНЦ): 1151109

AuthorID (SCOPUS): 57219486953

SHEVCHENKO Yulia Nikolaevna, Graduate Student of the Refrigeration, Cryogenic Engineering and Conditioning Department

Krasnoyarsk, Krasnoyarsky Rabochy Ave., 31, 660037

AuthorID (РИНЦ): 1151109

AuthorID (SCOPUS): 57219486953

gift_23j@mail.ruКишкинА. А.KishkinA. A.

КИШКИН Александр Анатольевич, доктор тех­нических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Холодильная, криогенная техника и кондиционирование»

г. Красноярск, пр. им. Газеты Красноярский Рабочий, 31

AuthorID (SCOPUS): 6506466412

KISHKIN Aleksandr Anatolyevich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Dean of the Refrigeration, Cryogenic Engineering and Conditioning Department,

Krasnoyarsk, Krasnoyarsky Rabochy Ave., 31, 660037

AuthorID (SCOPUS): 6506466412

spsp99@mail.ruЗуевА. А.ZuevA. A.

ЗУЕВ Александр Александрович, доктор техниче­ских наук, профессор (Россия), заведующий кафе­дрой «Двигатели летательных аппаратов»

г. Красноярск, пр. им. Газеты Красноярский Рабочий, 31

AuthorID (РИНЦ): 626682

AuthorID (SCOPUS): 57205125261

ZUEV Alexander Alexandrovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Aircraft Engines Department

Krasnoyarsk, Krasnoyarsky Rabochy Ave., 31, 660037

AuthorID (РИНЦ): 626682

AuthorID (SCOPUS): 57205125261

dla2011@inbox.ruМелкозеровМ. Г.MelkozerovM. G.

МЕЛКОЗЕРОВ Максим Геннадьевич, кандидат тех­нических наук, директор Института машиноведе­ния и мехатроники

г. Красноярск, пр. им. Газеты Красноярский Рабочий, 31

AuthorID (РИНЦ): 113408

AuthorID (SCOPUS): 6504045831

MELKOZEROV Maxim Genadievich, Candidate of Technical Sciences, Director of the Institute of Machine Science and Mechatronics

Krasnoyarsk, Krasnoyarsky Rabochy Ave., 31, 660037

AuthorID (РИНЦ): 113408

AuthorID (SCOPUS): 6504045831

mmg2002@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0009-6684-1033ДелковА. В.DelkovA. V.

ДЕЛКОВ Александр Викторович, кандидат техниче­ских наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Хо­лодильная, криогенная техника и кондиционирова­ние»

г. Красноярск, пр. им. Газеты Красноярский Рабочий, 31

AuthorID (РИНЦ): 610984

AuthorID (SCOPUS): 6506922319

DELKOV Aleksandr Viktorovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Refrigeration, Cryogenic Engineering and Conditioning Department

Krasnoyarsk, Krasnoyarsky Rabochy Ave., 31, 660037

AuthorID (РИНЦ): 610984

AuthorID (SCOPUS): 6506922319

delkov-mx01@mail.ruСибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. РешетневаРоссияReshetnev Siberian State University of Science and TechnologyRussian Federation2025300320259192100Copyright © Жуйков Д.А., Шевченко Ю.Н., Кишкин А.А., Зуев А.А., Мелкозеров М.Г., Делков А.В., 20252025Жуйков Д.А., Шевченко Ю.Н., Кишкин А.А., Зуев А.А., Мелкозеров М.Г., Делков А.В.Zhuikov D.A., Shevchenko Y.N., Kishkin A.A., Zuev A.A., Melkozerov M.G., Delkov A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/39

Рассмотрено течение вязкой несжимаемой жидкости в боковой полости вращения центробеж­ных насосов и газовых турбин жидкостных ракетных двигателей. На основе теории простран­ственного пограничного слоя разработана система уравнений для определения коэффициен­та момента сопротивления, позволяющего определить механические (дисковые) потери и КПД агрегата. Коэффициент момента сопротивления зависит от окружных напряжений трения, кото­рые зависят от толщины пространственного пограничного слоя, которая для ограниченной по­лости не может развиваться безгранично, как при продольном обтекании пластины. Рассматри­вается влияние слияния пограничных слоев на стенке и на диске на механические потери ротора. Приведены численные данные обработки разнообразных конструкций агрегатов.

The flow of a viscous incompressible liquid in the lateral cavity of rotation of centrifugal pumps and gas turbines of liquid rocket engines is considered. Based on the theory of the spatial boundary layer, a system of equations has been developed to determine the coefficient of moment of resistance, which makes it possible to determine the mechanical (disk) losses and efficiency of the unit. The coefficient of the moment of resistance depends on the circumferential frictional stresses, which depend on the thickness of the spatial boundary layer, which for a limited cavity cannot develop indefinitely as with the longitudinal flow around the plate. The effect of the fusion of boundary layers on the wall and on the disk on the mechanical losses of the rotor is considered. Numerical data on the processing of various designs of aggregates are presented.

жидкостные ракетные двигателитурбонасосные агрегатыполость вращениявращающийся дисквязкое течениенапряжения трениямомент сопротивленияпространствен­ный пограничный слой.liquid rocket enginesturbopump unitsrotational cavityrotating diskviscous flowfrictional stressesmoment of resistancespatial boundary layer.ReferencesБоровский Б. И. Энергетические параметры и характе­ристики высокооборотных лопастных насосов. Москва: Ма­шиностроение, 1989. 184 с.Borovskiy B. I. Energeticheskiye parametry i kharakteristiki vysokooborotnykh lopastnykh nasosov [Energy parameters and characteristics of high-speed vane pumps]. Moscow, 1989. 184 p. (In Russ.).Овсянников Б. В., Боровский Б. И. Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей. Москва: Машиностроение, 1971. 540 с.Ovsyannikov B. V., Borovskiy B. I. Teoriya i raschet agregatov pitaniya zhidkostnykh raketnykh dvigateley [Theory and calculation of power units for liquid rocket engines]. Moscow, 1971. 540 p. (In Russ.).Савчин Д. А., Назаров В. П. Разработка и анализ модели процесса получения напорной характеристики центробежных насосов жидкостных ракетных двигателей // Омский науч­ный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое ма­шиностроение. 2021. Т. 5, № 1. С. 95–100. DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-1-95-100. EDN: PVUBCF.Savchin D. A., Nazarov V. P. Razrabotka i analiz modeli protsessa polucheniya napornoy kharakteristiki tsentrobezhnykh nasosov zhidkostnykh raketnykh dvigateley [Development and analysis of simulation of liquid-propellant rocket engine pump head curve obtaining process]. Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2021. Vol. 5, no. 1. P. 95–100. DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-1-95-100. EDN: PVUBCF. (In Russ.).Яковлев А. Б. Математическое описание процессов в насосной системе подачи топлива в камеру сгорания жидкост­ного ракетного двигателя // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2024. Т. 8, № 3. С. 116–122. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-3-116-122. EDN: CRJZBK.Yakovlev A. B. Matematicheskoye opisaniye protsessov v nasosnoy sisteme podachi topliva v kameru sgoraniya zhidkostnogo raketnogo dvigatelya [Mathematical description of the processes in the pumping system for supplying fuel to the combustion chamber of a liquid rocket engine]. Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2024. Vol. 8, no. 3. P. 116–122. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-3-116-122. EDN: CRJZBK. (In Russ.).Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Москва: Наука, 1974. 712 с.Shlikhting G. Teoriya pogranichnogo sloya [Boundary layer theory]. Moscow, 1974. 712 p. (In Russ.).Кусюмов А. Н., Романова Е. В. Течение между ограни­ченными и неограниченными дисками с учетом подвижности поверхности // Известия высших учебных заведений. Авиа­ционная техника. 2011. № 2. С. 21–25. EDN: NXCBKF.Kusyumov A. N., Romanova E. V. Techeniye mezhdu ogranichennymi i neogranichennymi diskami s uchetom podvizhnosti poverkhnosti [Flow between finite and infinite disks with consideration of surface mobility]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Aviatsionnaya tekhnika. 2011. No. 2. P. 21–25. EDN: NXCBKF. (In Russ.).Jacques R., Le Quere P., Daube O. Axisymmetric numerical simulations of turbulent flow in rotor-stator enclosures // International Journal of Heat and Fluid Flow. 2002. Vol. 23, no. 4. P. 381–397. DOI: 10.1016/S0142-727X(02)00137-6.Jacques R., Le Quere P., Daube O. Axisymmetric numerical simulations of turbulent flow in rotor-stator enclosures. International Journal of Heat and Fluid Flow. 2002. Vol. 23, no. 4. P. 381–397. DOI: 10.1016/S0142-727X(02)00137-6. (In Engl.).Owen J. M., Haynes C. M., Bayley F. J. Heat transfer from an air cooled rotating disk // Proc. of the Royal Society of London. A. 1974. Vol. 336. P. 453–473. DOI: 10.1098/rspa.1974.0029.Owen J. M., Haynes C. M., Bayley F. J. Heat transfer from an air cooled rotating disk. Proc. of the Royal Society of London. A. 1974. Vol. 336. P. 453–473. DOI: 10.1098/rspa.1974.0029. (In Engl.).Волков К. Н., Емельянов В. Н. Течения и теплообмен в каналах и вращающихся полостях. Москва: Физматлит, 2010. 486 с.Volkov K. N., Yemelyanov V. N. Techeniya i teploobmen v kanalakh i vrashchayushchikhsya polostyakh [Currents and heat exchange in canals and rotating cavities]. Moscow, 2010. 486 p. (In Russ.).Gülich J. F. Centrifugal pumps. 4th ed. Villeneuve, Switzerland: Springer International Publishing, 2020. 1264 с. DOI: 10.1007/978-3-030-14788-4.Gülich J. F. Centrifugal pumps. 4th ed. Villeneuve, Switzerland: Springer International Publishing, 2020. 1264 s. DOI: 10.1007/978-3-030-14788-4. (In Engl.).Волков К. Н., Левихин А. А., Волобуев И. А., Мель­никова А. И. Моделирование сопряженного теплообмена во вращающейся каверне микротурбины // Проблемы регио­нальной энергетики. 2019. № 3 (44). С. 43–50. DOI: 10.5281/zenodo.3562185. EDN: ILHWET.Volkov K. N., Levikhin A. A., Volobuyev I. A., Melnikova A. I. Modelirovaniye sopryazhennogo teploobmena vo vrashchayushcheysya kaverne mikroturbiny [Simulation of coupled heat transfer in rotor/stator cavity of the microturbine]. Problemy regional′noy energetiki. Problems of the Regional Energetics. 2019. No. 3 (44). P. 43–50. DOI: 10.5281/zenodo.3562185. EDN: ILHWET. (In Russ.).Кишкин А. А., Зуев А. А., Делков А. В. [и др.]. Ана­литический подход при исследовании уравнений импульсов пограничного слоя при течении в межлопаточном канале га­зовых турбин // Вестник Московского авиационного инсти­тута. 2021. Т. 28, № 1. С. 45–60. DOI: 10.34759/vst-2021-1-45-60. EDN: BPTTXM.Kishkin A. A., Zuyev A. A., Delkov A. V. [et al.]. Analiticheskiy podkhod pri issledovanii uravneniy impul’sov pogranichnogo sloya pri techenii v mezhlopatochnom kanale gazovykh turbin [Analytical approach while studying equations of boundary layer impulses at the flow in the inter-blade channel of gas turbines]. Vestnik Moskovskogo aviatsionnogo instituta. Aerospace MAI Journal. 2021. Vol. 28, no. 1. P. 45–60. DOI: 10.34759/vst-2021-1-45-60. EDN: BPTTXM. (In Russ.).Жуйков Д. А., Зуев А. А., Толстопятов М. И. К рас­чету потерь в проточных частях агрегатов подачи жидкост­ных ракетных двигателей // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баума­на. Сер. Машиностроение. 2020. № 6 (135). С. 21–34. DOI: 10.18698/0236-3941-2020-6-21-34. EDN: MZWHRD.Zhuykov D. A., Zuyev A. A., Tolstopyatov M. I. K raschetu poter′ v protochnykh chastyakh agregatov podachi zhidkostnykh raketnykh dvigateley [On Computing Losses in Blading Sections of Liquid Rocket Engine Pressurisation Stations]. Vestnik MGTU im. N. E. Baumana. Ser. Mashinostroyeniye. Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Mechanical Engineering. 2020. No. 6 (135). P. 21–34. DOI: 10.18698/0236-3941-2020-6-21-34. EDN: MZWHRD. (In Russ.).Степанов Г. Ю. Гидродинамика решеток турбомашин. Москва: Физматгиз, 1962. 512 с.Stepanov G. Yu. Gidrodinamika reshetok turbomashin [Turbomachines impeller grid hydrodynamics]. Moscow, 1962. 512 p. (In Russ.).Кишкин А. А., Шевченко Ю. Н., Зуев А. А., Жуйков Д. А. Расчетно-экспериментальное исследование закру­ченного кольцевого потока // Омский научный вестник. Се­рия Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2024. Т. 8, № 1. С. 57–68. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-1-57-68. EDN: RTYRHL.Kishkin A. A., Shevchenko Yu. N., Zuyev A. A., Zhuykov D. A. Raschetno-eksperimental′noye issledovaniye zakruchennogo kol′tsevogo potoka [Computational and experimental study of swirling ring flow]. Omskiy nauchnyy vestnik. Seriya Aviatsionnoraketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2024. Vol. 8, no. 1. P. 57–68. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-1-57-68. EDN: RTYRHL. (In Russ.).Гахун Г. Г., Алексеев И. Г., Березанская Е. Л. [и др.]. Атлас Конструкций ЖРД. Описание. В 3 ч. / под общ. ред. Гахуна Г. Г. Москва: МАИ, 1969. Ч. 2. 155 с.Gakhun G. G., Alekseyev I. G., Berezanskaya E. L. [et al.]. Atlas Konstruktsiy ZHRD. Opisaniye. V 3 ch. [Atlas of Liquid Rocket Engine Designs. Description. In 3 Parts.] / ed. by Gakhun G. G. Moscow, 1969. Part 2. 155 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.