Исследование течения вязкой несжимаемой жидкости в боковой полости вращения центробежных насосов и газовых турбин жидкостных ракетных двигателей на основе теории пространственного пограничного слоя

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.

1. Боровский Б. И. Энергетические параметры и характе­ристики высокооборотных лопастных насосов. Москва: Ма­шиностроение, 1989. 184 с.

2. Овсянников Б. В., Боровский Б. И. Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей. Москва: Машиностроение, 1971. 540 с.

3. 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.

4. 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.

5. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Москва: Наука, 1974. 712 с.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. Волков К. Н., Емельянов В. Н. Течения и теплообмен в каналах и вращающихся полостях. Москва: Физматлит, 2010. 486 с.

10. Gülich J. F. Centrifugal pumps. 4th ed. Villeneuve, Switzerland: Springer International Publishing, 2020. 1264 с. DOI: 10.1007/978-3-030-14788-4.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. Степанов Г. Ю. Гидродинамика решеток турбомашин. Москва: Физматгиз, 1962. 512 с.

15. 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.

16. 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.