avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2025-9-3-14-21BDLWZIavroen-87Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER AND CHEMICAL ENGINEERINGРазработка методики учёта сил инерции жидкости в математической модели прямозубого роторного насосаDevelopment of a method for calculating the fluid inertia force in the mathematical model of a straight-line rotary pumphttps://orcid.org/0000-0002-4085-1809КайгородовС. Ю.KaigorodovS. Yu.

КАЙГОРОДОВ Сергей Юрьевич, кандидат тех­нических наук, доцент кафедры «Гидромеханика и транспортные машины»

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

AuthorID (РИНЦ): 686382

AuthorID (SCOPUS): 686382

KAIGORODOV Sergey Yuryevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Hydromechanics and Machines Department

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

AuthorID (RSCI): 686382

AuthorID (SCOPUS): 686382

Sergey7-2005@mail.ruКузнецовН. Э.KuznetsovN. E.

КУЗНЕЦОВ Никита Эдуардович, инженер

644105, г. Омск, ул. 22 Партсъезда, 97, корп. 1

KUZNETSOV Nikita Eduardovich, Engineer

Omsk, 22 Partsyezda St., 97, bld. 1, 644105

nick3107@list.ruЗабровскийВ. Л.ZabrovskiyV. L.

ЗАБРОВСКИЙ Владислав Леонидович, инженер

644005, г. Омск, Красный переулок, 2

ZABROVSKIY Vladislav Leonidovich, Engineer

Omsk, Krasniy Ln., 2, 644005

zabr_v@mail.ruОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian FederationАО «Научно-технический комплекс «Криогенная техника»РоссияJSC “Scientific and Technical Complex “Cryogenic Technique”Russian Federation3АО «Омсктрансмаш»Россия3JSC “Omsktransmash”Russian Federation202530092025931421Copyright © Кайгородов С.Ю., Кузнецов Н.Э., Забровский В.Л., 20252025Кайгородов С.Ю., Кузнецов Н.Э., Забровский В.Л.Kaigorodov S.Y., Kuznetsov N.E., Zabrovskiy V.L.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/87

Статья посвящена разработке методики исследования влияния инерционных сил жидкости на ра­бочий процесс прямозубого роторного насоса. Основное внимание уделено созданию усовершен­ствованной математической модели, позволяющей учитывать инерционные эффекты жидкости при переходе между режимами всасывания и нагнетания. В работе предлагается новый подход к модели­рованию, устраняющий ограничение традиционных методов за счёт учёта массовых свойств жидкости и их влияния на гидравлические сопротивления, изменение геометрии рабочей камеры и неравномер­ность подачи. Подробно описаны этапы построения модели, включая физическую постановку задачи и вывод математических зависимостей. В результате исследования разработана методика расчёта мгновенного расхода с учётом углового ускорения жидкости, а также определены условия возникно­вения обратного потока. Разработанная методика представляет практическую ценность для проекти­рования и модернизации гидравлических машин с целью повышения их надёжности и эффективности в переходных режимах работы.

The purpose of the article is to develop a methodology for studying the impact of liquid inertial forces on the operation of a direct rotary pump. The main focus is on creating an improved mathematical model that allows for the inertial effects of the fluid during the transition between suction and injection modes. The work proposes a new modeling approach that eliminates the limitations of traditional methods by considering the mass properties of the fluid and their influence on hydraulic resistances, changes in the working chamber geometry, and flow non-uniformity. The detailed description of model construction includes the physical formulation of the problem and the derivation of mathematical dependencies. The study resulted in the development of a method for calculating instantaneous flow that considering the liquid's angular acceleration, and the conditions for occurrence of the reverse flow. The developed methodology presents a practical value for the design and modernization of hydraulic machines in order to increase their reliability and efficiency during transition operations modes.

прямозубый роторный насосинерционные силы жидкостиматематическое мо­делированиеметодика расчётапереходные процессыугловое ускорение.spur gear rotor pumpfluid inertia forcesmathematical modelingcalculation methodologytransient processesangular acceleration.ReferencesГалдин Н. С., Семенова И. А. Гидравлические машины, гидропневмопривод. Омск: Изд-во СибАДИ, 2022. 317 с. ISBN 978-5-00113-196-0.Galdin N. S., Semenova I. A. Gidravlicheskiye mashiny, gidropnevmoprivod [Hydraulic machines, hydropneumatic drive]. Omsk, 2022. 317 p. ISBN 978-5-00113-196-0. (In Russ.).Галдин Н. С. Гидравлические машины, объемный ги­дропривод. 2-е изд., стер. Омск: Изд-во СибАДИ, 2014. 272 с.Galdin N. S. Gidravlicheskiye mashiny, ob”yemnyy gidroprivod [Hydraulic machines, volumetric hydraulic drive]. 2nd ed., ster. Omsk, 2014. 272 p. (In Russ.).Свешников В. К. Станочные гидроприводы: справ. 5-е изд., перераб. и доп. Москва: Машиностроение, 2008. 640 с. ISBN 978-5-217-03438-3.Sveshnikov V. K. Stanochnyye gidroprivody: sprav. [Machine tool hydraulic drives: handbook]. 5th ed., revised and suppl. Moscow, 2008. 640 p. ISBN 978-5-217-03438-3. (In Russ.).Гейер В. Г., Дулин В. С., Заря А. Н. Гидравлика и гидро­привод. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: Недра, 1991. 331 с. ISBN 5-247-01007-8.Geyer V. G., Dulin V. S., Zarya A. N. Gidravlika i gidroprivod [Hydraulics and hydraulic drive]. 3rd ed., revised and suppl. Moscow, 1991. 331 p. ISBN 5-247-01007-8. (In Russ.).Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидрав­лические и пневматические системы. 2-е изд., доп. Москва: Станкин: Янус-К, 2003. 544 с. ISBN 5803701351.Skhirtladze A. G., Ivanov V. I., Kareyev V. N. Gidravlicheskiye i pnevmaticheskiye sistemy [Hydraulic and pneumatic systems]. 2nd ed., suppl. Moscow, 2003. 544 p. ISBN 5803701351. (In Russ.).Орлов Ю. М. Объемные гидравлические машины. Кон­струкция, проектирование, расчет. Москва: Машиностроение, 2006. 222 с. ISBN 5-217-03335-5.Orlov Yu. M. Ob”yemnyye gidravlicheskiye mashiny. Konstruktsiya, proyektirovaniye, raschet [Volumetric hydraulic machines. Design, projection, calculation]. Moscow, 2006. 222 p. ISBN 5-217-03335-5. (In Russ.).Башта Т. М. Объемные насосы и гидравлические двига­тели гидросистем. Москва: Машиностроение, 1974. 606 с.Bashta T. M. Ob”yemnyye nasosy i gidravlicheskiye dvigateli gidrosistem [Volumetric pumps and hydraulic motors of hydraulic systems]. Moscow, 1974. 606 p. (In Russ.).Щерба В. Е., Шалай В. В., Кондюрин А. Ю. [и др.] Анализ деформационного, массообменного и теплового вза­имодействий в процессе сжатия в насосах объемного дей­ствия // Вестник машиностроения. 2018. № 10. С. 16–20. EDN: YLNCUX.Shcherba V. E., Shalay V. V., Kondyurin A. Yu. [et al.] Analiz deformatsionnogo, massoobmennogo i teplovogo vzaimodeystviy v protsesse szhatiya v nasosakh ob”yemnogo deystviya [Analysis of deformation, mass-16 exchange and thermal interactions in the process of compression in volume-effect pumps]. Vestnik Mashinostroyeniya. 2018. No. 10. P. 16–20. EDN: YLNCUX. (In Russ.).Щерба В. Е. Сравнительный анализ методов расчета процесса нагнетания в насосе объемного действия // Химиче­ское и нефтегазовое машиностроение. 2021. № 11. С. 33–38.Shcherba V. E. Sravnitel’nyy analiz metodov rascheta protsessa nagnetaniya v nasose ob”yemnogo deystviya [Comparative analysis of methods for calculating the discharge process in a positive displacement pump]. Khimicheskoye i neftegazovoye mashinostroyeniye. Chemical and Petroleum Engineering. 2021. No. 11. P. 33–38. (In Russ.).Щерба В. Е., Шалай В. В., Занин А. В. Термодинамиче­ ские основы рабочих процессов машин объемного действия, предназначенных для сжатия двухфазных двухкомпонентных рабочих тел // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2019. № 6. С. 17–21. EDN: NPMOCA.Shcherba V. E., Shalay V. V., Zanin A. V. Termodinamicheskiye osnovy rabochikh protsessov mashin ob”yemnogo deystviya, prednaznachennykh dlya szhatiya dvukhfaznykh dvukhkomponentnykh rabochikh tel [Thermodynamic foundations of working processes in positive-displacement machines designed for compression of two-phase, two-component working fluids]. Khimicheskoye i neftegazovoye mashinostroyeniye. Chemical and Petroleum Engineering. 2019. No. 6. P. 17–21. EDN: NPMOCA. (In Russ.).Гликман Б. Ф. Математические модели пневмогидрав­лических систем. Москва: Наука, 1986. 366 с.Glikman B. F. Matematicheskiye modeli pnevmogidravlicheskikh system [Mathematical models of pneumohydraulic systems]. Moscow, 1986. 366 p. (In Russ.).Липанов А. М., Кисаров Ю. Ф., Ключников И. Г. Чис­ленный эксперимент в классической гидромеханике турбу­лентных потоков: моногр. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2001. 161 с. ISBN 5-7691-1140-2.Lipanov A. M., Kisarov Yu. F., Klyuchnikov I. G. Chislennyy eksperiment v klassicheskoy gidromekhanike turbulentnykh potokov [Numerical experiment in classical hydromechanics of turbulent flows]. 2001. 161 p. ISBN 5-7691-1140-2. (In Russ.).Григорьев А. В., Щерба В. Е., Калашников Б. А., Бли­нов В. Н. [и др.]. Экспериментальные исследования прямо­зубого роторного насоса // Омский научный вестник. 2012. №. 2 (110). C. 152–156. EDN: PBGNKT.Grigoryev A. V., Shcherba V. E., Kalashnikov B. A., Blinov V. N. [et al.]. Eksperimental’nyye issledovaniya pryamozubogo rotornogo nasosa [Experimental research of spur gear rotor pump]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2012. No. 2 (110). P. 152–156. EDN: PBGNKT. (In Russ.).Кайгородов C. Ю., Павлюченко Е. А., Лысенко Е. А., Носов Е. Ю. Прямозубый роторный насос с гидродиода­ми // Научные труды SWorld. 2013. Т. 13, № 4. С. 57–61. EDN: RTIJFV.Kaygorodov S. Yu., Pavlyuchenko E. A., Lysenko E. A., Nosov E. Yu. Pryamozubyy rotornyy nasos s gidrodiodami [Spur gear rotor pump with hydrodiodes]. Nauchnye Trudy SWorld. 2013. Vol. 13, no. 4. P. 57–61. EDN: RTIJFV. (In Russ.).Кайгородов С. Ю. Экспериментальное подтверждение возможности применения гидравлического диода в линии на­гнетания прямозубого роторного насоса // Вестник машино­строения. 2020. № 4. С. 56–58. DOI: 10.36652/0042-4633-2020-4-56-58.Kaygorodov S. Yu. Eksperimental’noye podtverzhdeniye vozmozhnosti primeneniya gidravlicheskogo dioda v linii nagnetaniya pryamozubogo rotornogo nasosa [Experimental confirmation of the possibility of using a hydraulic diode in the discharge line of a spur rotary pump]. Vestnik Mashinostroyeniya. 2020. No. 4. P. 56–58. DOI: 10.36652/0042-4633-2020-4-56-58. (In Russ.).

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