05.05.17 "Гідравлічні машини та гідропневмоагрегати"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17039

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 18 з 18

Підвищення експлуатаційних характеристик пневмоагрегатів ударної дії шляхом вибору їх раціональної стуруктури і параметрів
(НТУ "ХПІ", 2015) Атаманов, Юрій Леонідович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі покращення експлуатаційних характеристик ударних пневмоагрегатів за рахунок дослідження робочого процесу в них і створення на цій основі методики параметричного аналізу та синтезу цих агрегатів. Запропонована нова концепція керування ударним пневмоагрегатом, яка ґрунтується на синхронізації роботи ударного циліндра та імпульсного пневморозподільника, що здійснює раціональне керування контуром живлення з трьома рівнями тиску. Розроблена універсальна нелінійна імітаційна модель, як в розмірній так і у безрозмірній формах з виокремленням основних критеріїв динамічної подоби. При створенні лінійної моделі використані нові підходи, які полягають у заміні нелінійних залежностей раціонально підібраними січними і побудові гранично компактної імітаційної моделі ударного пневмоагрегата на основі рівняння рівноваги механічного аналога у вигляді різновиду пружно-в'язкісної моделі Максвела. У результаті дослідження цих моделей визначені параметри пневмоагрегата і умови його функціонування, що забезпечують найефективнішу реалізацію працездатності стисненого повітря при ударних операціях. Запропонована інженерна методика розрахунку кінематичних, динамічних і енергетичних характеристик ударних пневмоагрегатів на основі вирішення як задач динамічного аналізу, так і задач динамічного синтезу.
Синтез систем гидропневмоагрегатов с параллельными алгоритмами работы
(НТУ "ХПИ", 2015) Полушкин, Константин Александрович
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.17 – гидравлические машины и гидропневмоагрегаты. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертация посвящена повышению технического уровня гидропневмоагрегатов за счет разработки методов структурного синтеза схем и безраздельной декомпозиции уравнений для систем с параллельными алгоритмами работы. Большинство гидропневмоагрегатов в промышленности составляют системы с дискретным управлением, скорость, качество и стоимость проектирования которых значительно влияют на эффективность комплексной автоматизации в стране. Среди систем гидропневмоагрегатов различают пневматические, гидравлические, пневмогидравлические и т. д. В последнее время происходит широкое внедрение в промышленность гидропневмоагрегатов с пневматическим управлением, промышленных роботов, подъемно-транспортных машин, автоматических линий и других сложных машин-автоматов. В настоящее время при структурном синтезе систем гидропневмоагрегатов используется стандартная позиционная структура с ее дальнейшей полной минимизацией. Схема позиционного гидропневмоагрегата выбирается на основе конкретных требований заказчика. Рассматриваются существующие методы проектирования позиционных гидропневмоагрегатов. Делается вывод о необходимости разработки новой позиционной структуры, позволяющей синтезировать системы гидропневмоагрегатов с параллельными алгоритмами работы при полной минимизации стандартной позиционной структуры. Результаты диссертационной работы используются при разработке и модернизации гидропневмоагрегатов в ОП Корпорации "Гидроэлекс" (г. Харьков) и в учебном процессе кафедры "Гидравлические машины" НТУ "ХПИ" в дисциплинах: "Гидропневмоавтоматика", "Пневматические и гидравлические системы управления", "Гидропневмоавтоматика нефтяного оборудования”.
Повышение эксплуатационных характеристик пневмоагрегатов ударного действия путем выбора их рациональной структуры и параметров
(НТУ "ХПИ", 2015) Атаманов, Юрий Леонидович
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.17 – гидравлические машины и гидропневмоагрегаты. - Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015. Диссертационная работа посвящена решению научно-практической задачи улучшения эксплуатационных характеристик ударных пневмоагрегатов за счет исследования рабочего процесса в них и создания на этой основе методики параметрического анализа и синтеза этих агрегатов. Предложена новая концепция управления ударным пневмоагрегатом, которая основывается на синхронизации работы ударного цилиндра и импульсного пневмораспределителя, осуществляющего рациональное управление контуром питания с тремя уровнями давления. Разработана универсальная нелинейная имитационная модель, как в размерной так и в безразмерной формах с выделением основных критериев динамического подобия. В основе модели лежат фундаментальные зависимости термодинамики тела переменной массы, а при нормировании уравнений использован принцип аналогичности тепломеханических систем. При создании линейной модели использованы новые подходы, которые заключаются в замене нелинейных зависимостей рационально подобранными секущими и построение предельно компактной имитационной модели ударного пневмоагрегата на основе уравнения равновесия механического аналога в виде разновидности одномассовой упруго-вязкостной модели Максвелла. Одной из наиболее важных задач, поставленных и решенных на основе исследования имитационных моделей является выбор конструктивных параметров и давлений настроек контура питания обеспечивающих наиболее эффективное использование работоспособности сжатого воздуха при реализации удара. Результаты решения этих задач представлены как в аналитической форме так и в виде графиков. Причем благодаря использованию критериев динамического подобия с помощью этих графиков удается охватить практически всю область существования подобных пневмоагрегатов. Предложенная инженерная методика расчетов кинематических, динамических и энергетических характеристик ударных пневмоагрегатов на основе решения как задач динамического анализа, так и задач динамического синтеза. Эти результаты также представлены в безразмерной форме в плоскости критериев динамического подобия и за счет этого охватывают обширную область существования ударных пневмоагрегатов т.е. позволяют распространить результаты исследований на целую группу динамически подобных пневмоагрегатов. Адекватность имитационной модели и основные результаты теоретических исследований подтверждены путем натурных испытаний опытного макета ударного пневмоагрегата.
Синтез систем гідропневмоагрегатів з паралельними алгоритмами роботи
(НТУ "ХПІ", 2016) Полушкін, Костянтин Олександрович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертація присвячена підвищенню технічного рівня гідропневмоагрегатів шляхом розробки методів структурного синтезу схем і безроздільної декомпозиції рівнянь, що описують схеми з паралельними алгоритмами роботи. Розроблено нову позиційну структуру схем гідропневмоагрегатів з паралельними алгоритмами роботи при повній мінімізації стандартної позиційної структури та метод проектування схем гідропневмоагрегатів з паралельними алгоритмами роботи з використанням повної мінімізації стандартної позиційної структури. Розроблено метод проектування пневмоагрегатів, який дозволяє вибрати раціональну схему без перебору схемних розв'язань у рамках безроздільної декомпозиції рівнянь. Складені математичні моделі роботи позиційного пневмоагрегата автоматичного маніпулятора, реалізованого на дискретних розподільних пристроях, що дозволяє отримати необхідні закони руху вихідної ланки пневмоагрегата, враховуючи реальну швидкодію пневматичної апаратури. Результати дисертаційної роботи використовуються при розробці та модернізації гідропневмоагрегатів у ОП Корпорації "Гідроелєкс" (м. Харків), а також у навчальному процесі кафедри "Гідравлічні машини" НТУ "ХПІ" у дисциплінах: "Гідропневмоавтоматика", "Пневматичні й гідравлічні системи управління", "Гідропневмоавтоматика нафтового устаткування".
Підвищення вихідних характеристик лабіринтно-гвинтових насосів шляхом визначення їх раціональних параметрів
(НТУ "ХПІ", 2016) Лебедєв, Антон Юрійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. У дисертаційній роботі визначено, науково обґрунтовано і вирішено задачу підвищення вихідних характеристик лабіринтно-гвинтових насосів за рахунок розробки теорії його робочого процесу. Уточнено фізичну модель його робочого процесу і на цій основі розроблено методику їх розрахунку та проектування, що включає багатокритеріальну оптимізацію параметрів і не містить емпіричних коефіцієнтів. Вперше розроблено тривимірну математичну модель течії робочої рідини в проточній частині лабіринтно-гвинтового насоса та отримано лінії течії і розподілу тиску по його довжині. Введено безрозмірні критерії для оцінки робочих характеристик даного насоса. Розроблено дві удосконалені конструкції проточних частин робочих органів лабіринтно-гвинтового насоса, які дозволяють підвищити його робочі характеристики та технічний рівень. Виявлено закономірності та особливості робочих процесів, що відбуваються в лабіринтно-гвинтовому насосі, і проведено його експериментальні дослідження. Теоретичним та експериментальним шляхом встановлено миттєву подачу і пульсації тиску на його виході та визначено граничну межу газовмісту робочої рідини, при якій забезпечується режим без кавітаційної роботи. Вперше отримано аналітичні залежності для визначення запасу герметичності торцевого ущільнення насоса. Встановлено показники його надійності. Для різних конструкцій робочих органів насоса отримано нові математичні залежності, що характеризують вплив конструктивних параметрів на його характеристики. Результати роботи впроваджено у ряді спеціалізованих підприємств України і використовуються у навчальному процесі.
Підвищення вихідних характеристик лабіринтно-гвинтових насосів шляхом визначення їх раціональних параметрів
(НТУ "ХПІ", 2016) Лебедєв, Антон Юрійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. У дисертаційній роботі визначено, науково обґрунтовано і вирішено задачу підвищення вихідних характеристик лабіринтно-гвинтових насосів за рахунок розробки теорії його робочого процесу. Уточнено фізичну модель його робочого процесу і на цій основі розроблено методику їх розрахунку та проектування, що включає багатокритеріальну оптимізацію параметрів і не містить емпіричних коефіцієнтів. Вперше розроблено тривимірну математичну модель течії робочої рідини в проточній частині лабіринтно-гвинтового насоса та отримано лінії течії і розподілу тиску по його довжині. Введено безрозмірні критерії для оцінки робочих характеристик даного насоса. Розроблено дві удосконалені конструкції проточних частин робочих органів лабіринтно-гвинтового насоса, які дозволяють підвищити його робочі характеристики та технічний рівень. Виявлено закономірності та особливості робочих процесів, що відбуваються в лабіринтно-гвинтовому насосі, і проведено його експериментальні дослідження. Теоретичним та експериментальним шляхом встановлено миттєву подачу і пульсації тиску на його виході та визначено граничну межу газовмісту робочої рідини, при якій забезпечується режим без кавітаційної роботи. Вперше отримано аналітичні залежності для визначення запасу герметичності торцевого ущільнення насоса. Встановлено показники його надійності. Для різних конструкцій робочих органів насоса отримано нові математичні залежності, що характеризують вплив конструктивних параметрів на його характеристики. Результати роботи впроваджено у ряді спеціалізованих підприємств України і використовуються у навчальному процесі.
Гідродинамічне удосконалення поворотно-лопатевої гідротурбіни на основі використання просторового профілювання лопатей робочого колеса
(НТУ "ХПІ", 2017) Рябова, Світлана Олександрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної задачі покращення енергетичних характеристик проточної частини низьконапірної осьової гідротурбіни. Виконано огляд науково-технічних джерел щодо методів досліджень гідродинамічних процесів у проточних частинах поворотно-лопатевих гідротурбін. За результатами чисельних досліджень просторової течії в'язкої нестисливої рідини в проточній частині вертикальної поворотно-лопатевої осьової гідротурбіни ПЛ20/3271у Кременчуцької ГЕС отримано детальну інформацію про структуру потоку у всіх елементах проточної частини в широкому діапазоні режимів роботи за допомогою програмного комплексу IPMflow, розробленого в ІПМаш НАН України. Досліджено вплив параметрів потоку на вході в розрахункову область на характеристики проточної частини, встановлено діапазон режимів роботи низьконапірної вертикальної осьової турбіни, при яких забезпечується рівномірний розподіл гідродинамічних величин в окружному напрямку на вході в робоче колесо. Запропоновано підхід до просторового профілювання лопатей робочих коліс осьових гідротурбін, заснований на застосуванні складних навалів в осьовому й окружному напрямках, який дозволяє підвищити ефективність проточної частини. Встановлено закономірності впливу складних осьових і окружних навалів робочих коліс на структуру потоку та інтегральні енергетичні показники, що використовуватимуться при проектуванні та модернізації проточних частин осьових гідротурбін. Розроблено робоче колесо з комбінованим периферійним навалом сучасної високоефективної низьконапірної осьової гідротурбіни ПЛ20/3271у Кременчуцької ГЕС з покращеними енергетичними показниками.
Гідродинамічне удосконалення поворотно-лопатевої гідротурбіни на основі використання просторового профілювання лопатей робочого колеса
(НТУ "ХПІ", 2017) Рябова, Світлана Олександрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної задачі покращення енергетичних характеристик проточної частини низьконапірної осьової гідротурбіни. Виконано огляд науково-технічних джерел щодо методів досліджень гідродинамічних процесів у проточних частинах поворотно-лопатевих гідротурбін. За результатами чисельних досліджень просторової течії в'язкої нестисливої рідини в проточній частині вертикальної поворотно-лопатевої осьової гідротурбіни ПЛ20/3271у Кременчуцької ГЕС отримано детальну інформацію про структуру потоку у всіх елементах проточної частини в широкому діапазоні режимів роботи за допомогою програмного комплексу IPMflow, розробленого в ІПМаш НАН України. Досліджено вплив параметрів потоку на вході в розрахункову область на характеристики проточної частини, встановлено діапазон режимів роботи низьконапірної вертикальної осьової турбіни, при яких забезпечується рівномірний розподіл гідродинамічних величин в окружному напрямку на вході в робоче колесо. Запропоновано підхід до просторового профілювання лопатей робочих коліс осьових гідротурбін, заснований на застосуванні складних навалів в осьовому й окружному напрямках, який дозволяє підвищити ефективність проточної частини. Встановлено закономірності впливу складних осьових і окружних навалів робочих коліс на структуру потоку та інтегральні енергетичні показники, що використовуватимуться при проектуванні та модернізації проточних частин осьових гідротурбін. Розроблено робоче колесо з комбінованим периферійним навалом сучасної високоефективної низьконапірної осьової гідротурбіни ПЛ20/3271у Кременчуцької ГЕС з покращеними енергетичними показниками.
Удосконалення пневмосистеми запуску ракетних двигунів шляхом стабілізації тиску робочого тіла та поліпшення її динамічних характеристик
(НТУ "ХПІ", 2017) Шевченко, Сергій Андрійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". – Харків, 2017. Дисертація присвячена дослідженню вдосконаленої пневмосистеми багаторазового запуску маршового рідинного ракетного двигуна верхнього ступеня ракети-носія. Система запуску, яка містить частину пневмоблока двигуна, здійснює розкручування турбонасосного агрегату за рахунок подачі стисненого гелію на його турбіну. Особливістю системи є використання регулятора тиску гелію із пневмокеруванням. Розроблений й реалізований у практиці проектування новий комплекс дискретно-континуальних математичних моделей для газодинамічного розрахунку цієї пневмосистеми, а також аналізу сил тертя й витоків газу у фторопластових манжетних ущільненнях регуляторів. Запропоновано новий розрахунковий метод дослідження пневмосистеми, що проектується, на динамічну стійкість. Досліджені газодинамічні характеристики металлорукава. Розроблено нову концепцію й впроваджено конструкцію лабораторного стенда, що дозволяє економити гелій при доводочних випробуваннях системи. Виконано розрахунково-експериментальне дослідження пневмосистеми, а його рекомендації зі зміни параметрів регулятора, що знижують коливальність і поліпшують інші динамічні характеристики, впроваджені на двигуні.
Розробка теорії та методів розрахунку вихорокамерних нагнітачів
(НТУ "ХПІ", 2017) Роговий, Андрій Сергійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. У дисертаційній роботі розв'язано науково-практичну проблему підвищення техніко-економічної ефективності гідравлічних і пневматичних нагнітачів, що перекачують рідини в несприятливих умовах експлуатації або гетерогенні середовища, за рахунок розробки і використання принципово нового типу струминних нагнітачів відцентрової дії. Їх конструкція не містить рухомих механічних частин, а також ущільнень, завдяки чому вони мають високі показники надійності і довговічності притаманні струминній техніці. Концепція нагнітачів базується на новому для струминних нагнітачів принципі – поєднанні позитивних якостей процесів у відцентрових і струминних нагнітачах та особливостях гідродинаміки обмежених обертових потоків. Використання вихорокамерних нагнітачів дозволяє підвищити енергоефективність гідравлічних і пневматичних систем, збільшити обсяг переміщуваних вантажів в гідравлічному і пневматичному трубопровідному транспорті, підвищити продуктивність праці і якість продукції, знизити її собівартість, поліпшити умови роботи. Розроблені нагнітачі є більш енергоефективними, внаслідок передачі енергії в полі відцентрової сили. Таким чином, створено наукові основи проектування струминних вихорокамерних нагнітачів для перекачування середовищ різних агрегатних станів.
Розробка теорії та методів розрахунку вихорокамерних нагнітачів
(Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 2017) Роговий, Андрій Сергійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. У дисертаційній роботі розв'язано науково-практичну проблему підвищення техніко-економічної ефективності гідравлічних і пневматичних нагнітачів, що перекачують рідини в несприятливих умовах експлуатації або гетерогенні середовища, за рахунок розробки і використання принципово нового типу струминних нагнітачів відцентрової дії. Їх конструкція не містить рухомих механічних частин, а також ущільнень, завдяки чому вони мають високі показники надійності і довговічності притаманні струминній техніці. Концепція нагнітачів базується на новому для струминних нагнітачів принципі – поєднанні позитивних якостей процесів у відцентрових і струминних нагнітачах та особливостях гідродинаміки обмежених обертових потоків. Використання вихорокамерних нагнітачів дозволяє підвищити енергоефективність гідравлічних і пневматичних систем, збільшити обсяг переміщуваних вантажів в гідравлічному і пневматичному трубопровідному транспорті, підвищити продуктивність праці і якість продукції, знизити її собівартість, поліпшити умови роботи. Розроблені нагнітачі є більш енергоефективними, внаслідок передачі енергії в полі відцентрової сили. Таким чином, створено наукові основи проектування струминних вихорокамерних нагнітачів для перекачування середовищ різних агрегатних станів.
Усовершенствование пневмосистемы запуска ракетных двигателей путём стабилизации давления рабочего тела и улучшения её динамических характеристик
(Государственное предприятие "Конструкторское бюро "Южное" им. М. К. Янгеля", 2017) Шевченко, Сергей Андреевич
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.17 – гидравлические машины и гидропневмоагрегаты. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт". – Харьков, 2017. Диссертация посвящена исследованию усовершенствованной пневмосистемы многократного запуска маршевого жидкостного ракетного двигателя верхней ступени ракеты-носителя с насосной подачей компонентов топлива в камеру сгорания. Система запуска, в состав которой входит часть пневмоблока двигателя, осуществляет раскрутку турбонасосного агрегата за счет подачи сжатого гелия из шаробаллона на турбину. Особенностью системы является использование регулятора давления гелия с пневмоуправлением. Исследованная система обеспечивает пять включений двигателя РД861К при идентичных импульсах давления подачи газа, имеющих прямоугольную вершину и предельно крутые фронты. Разработан и использован в практике проектирования новый комплекс дискретно-континуальных математических моделей для газодинамического расчета этой пневмосистемы, а также анализа сил трения и утечек газа во фторопластовых манжетных уплотнениях регуляторов. В моделях учтены новые эффекты: теплообмен газа со стенками полостей и трубопроводов; инерционность газа при его выпуске из баллона; фактор сжимаемости гелия; нагрев гелия при дросселировании; проникновение уплотняемого давления в зазор между манжетой и стенкой, и ряд других. После чего отклонение расчетных значений давления газа от результатов огневых испытаний составило менее 1% Создана и реализована расчетная методика исследования пневмосистемы на динамическую устойчивость и автоколебания. В методике использованы уточненные результаты гармонической линеаризации для колебаний расхода газа через дроссель и силы трения в манжете, а также новый метод расчета импеданса разветвленной системы трубопроводов. Выведено трансцендентное уравнение для частот и амплитуд свободных нелинейных колебаний системы и предложены методы его решения. Точность определения частот автоколебаний составила 2%. Получены аналитические соотношения для параметров пневмосистемы, обеспечивающие динамическую устойчивость или автоколебания малой амплитуды. Исследованы газодинамические характеристики металлорукава, используемого в дренажной системе лабораторного стенда для исследования и настройки системы. Разработана новая концепция и внедрена конструкция стенда, позволяющая экономить гелий при доводочных испытаниях системы. Выполнено расчетно-экспериментальное исследование системы, а его рекомендации по изменению параметров регулятора, снижающие колебательность и улучшающие другие динамические характеристики, внедрены на двигателе.
Підвищення ефективності використання відцентрових насосів за рахунок вдосконалення математичних моделей робочого процесу
(НТУ "ХПІ", 2018) Шудрик, Олександр Леонідович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної задачі підвищення ефективності роботи заглибного електровідцентрового насоса при його роботі на реальній рідині, що представляє собою суміш в'язкої неньютонівської рідини, води та газу, за рахунок вдосконалення математичних моделей. Виконано аналіз концепцій розвитку насособудування в Україні. Описано методи математичного моделювання тривимірних течій в'язкої реальної рідини та їх переваги над фізичними експериментами. Обрано пакет програм для проведення чисельного експерименту в каналах заглибних насосів OpenFOAM. Для моделювання течії рідини в проточній частині насоса використовувалась система рівнянь нерозривності та Навье-Стокса. Для її замикання було обрано k-ε модель турбулентності. Досліджено вплив реологічних властивостей неньютонівських рідин на характеристики відцентрового насоса. Наведено математичну модель турбулентної тривимірної течії неньютонівської рідини. Для розрахунків обрано модель неньютонівської рідини Гершеля-Балклі, що найбільш точно описує поведінку рідин даного типу. Вдосконалено залежності для перерахунку характеристик насосу при його роботі на реальній рідині. Визначено та обрано підхід та математичну модель для моделювання тривимірної течії в'язкої газорідинної суміші та показані особливості при розрахунках такого типу рідин в пакеті OpenFOAM. Розглянуто шляхи підвищення ефективності заглибних насосів шляхом зміни проточної частини. Визначено раціональний кут нахилу вихідної кромки. Запропоновано модифіковану ступінь насоса, котра захищена патентом України, для перекачування рідини з підвищеним вмістом газу. Розглянуто та вдосконалено математичну модель сумісної роботи реальної свердловини та заглибного відцентрового насоса у вигляді пакета прикладних програм. Це дало змогу визначати основні фізичні характеристики рідини в залежності від термодинамічних умов.
Підвищення ефективності використання відцентрових насосів за рахунок вдосконалення математичних моделей робочого процесу
(НТУ "ХПІ", 2018) Шудрик, Олександр Леонідович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної задачі підвищення ефективності роботи заглибного електровідцентрового насоса при його роботі на реальній рідині, що представляє собою суміш в'язкої неньютонівської рідини, води та газу, за рахунок вдосконалення математичних моделей. Виконано аналіз концепцій розвитку насособудування в Україні. Описано методи математичного моделювання тривимірних течій в'язкої реальної рідини та їх переваги над фізичними експериментами. Обрано пакет програм для проведення чисельного експерименту в каналах заглибних насосів OpenFOAM. Для моделювання течії рідини в проточній частині насоса використовувалась система рівнянь нерозривності та Навье-Стокса. Для її замикання було обрано k-ε модель турбулентності. Досліджено вплив реологічних властивостей неньютонівських рідин на характеристики відцентрового насоса. Наведено математичну модель турбулентної тривимірної течії неньютонівської рідини. Для розрахунків обрано модель неньютонівської рідини Гершеля-Балклі, що найбільш точно описує поведінку рідин даного типу. Вдосконалено залежності для перерахунку характеристик насосу при його роботі на реальній рідині. Визначено та обрано підхід та математичну модель для моделювання тривимірної течії в'язкої газорідинної суміші та показані особливості при розрахунках такого типу рідин в пакеті OpenFOAM. Розглянуто шляхи підвищення ефективності заглибних насосів шляхом зміни проточної частини. Визначено раціональний кут нахилу вихідної кромки. Запропоновано модифіковану ступінь насоса, котра захищена патентом України, для перекачування рідини з підвищеним вмістом газу. Розглянуто та вдосконалено математичну модель сумісної роботи реальної свердловини та заглибного відцентрового насоса у вигляді пакета прикладних програм. Це дало змогу визначати основні фізичні характеристики рідини в залежності від термодинамічних умов.
Удосконалення проточних частин високонапірних оборотних гідромашин на основі чисельного моделювання їх гідродинамічних характеристик
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2018) Рєзва, Ксенія Сергіївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини і гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної задачі удосконалення проточних частин високонапірних оборотних гідромашин за рахунок розробки методів розрахунку та аналізу їх гідродинамічних характеристик. На підставі розгляду тенденцій розвитку гідроенергетики України, з урахуванням ролі високонапірних оборотних гідромашин в об'єднаній енергетичній системі, відмічено актуальність проектування нових проточних частин. Визначено переваги та недоліки існуючих методів дослідження гідродинамічних процесів у проточних частинах оборотних гідромашин. Наведені результати розрахунку гідродинамічних характеристик елементів проточної частини на основі методу осереднених безрозмірних параметрів для оборотних гідромашин ОРО200-В-100 та ОРО500-В-100. Застосована математична модель робочого процесу гідромашини на основі блочно-ієрархічного підходу для проведення дослідження балансу енергії. Визначено вплив геометричних параметрів елементів проточної частини на показники роботи. Проведено чисельне дослідження просторової течії рідини в проточній частині високонапірних оборотних гідромашин за допомогою CFD, що дозволило визначити та візуалізувати картину течії. Складено баланси енергії гідромашин ОРО200-В-100 та ОРО500-В-100. Відмічено, що розподіл втрат по елементам проточної частини нерівномірний: для ОРО200-В-100 найбільшу частину втрат складають втрати в робочому колесі (близько 56 %), для ОРО500-В-100 – втрати у підводі (близько 62 %). Описано основні положення визначення оптимального режиму роботи оборотної гідромашини. Запропоновано та досліджено модифікований підвід для тихохідної оборотної гідромашини ОРО500-В-100, щоб підвищити її енергетичні показники: краще узгоджені елементи ПЧ та гідравлічний ККД збільшився на 2 %.
Удосконалення проточних частин високонапірних оборотних гідромашин на основі чисельного моделювання їх гідродинамічних характеристик
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Рєзва, Ксенія Сергіївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини і гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної задачі удосконалення проточних частин високонапірних оборотних гідромашин за рахунок розробки методів розрахунку та аналізу їх гідродинамічних характеристик. На підставі розгляду тенденцій розвитку гідроенергетики України, з урахуванням ролі високонапірних оборотних гідромашин в об'єднаній енергетичній системі, відмічено актуальність проектування нових проточних частин. Визначено переваги та недоліки існуючих методів дослідження гідродинамічних процесів у проточних частинах оборотних гідромашин. Наведені результати розрахунку гідродинамічних характеристик елементів проточної частини на основі методу осереднених безрозмірних параметрів для оборотних гідромашин ОРО200-В-100 та ОРО500-В-100. Застосована математична модель робочого процесу гідромашини на основі блочно-ієрархічного підходу для проведення дослідження балансу енергії. Визначено вплив геометричних параметрів елементів проточної частини на показники роботи. Проведено чисельне дослідження просторової течії рідини в проточній частині високонапірних оборотних гідромашин за допомогою CFD, що дозволило визначити та візуалізувати картину течії. Складено баланси енергії гідромашин ОРО200-В-100 та ОРО500-В-100. Відмічено, що розподіл втрат по елементам проточної частини нерівномірний: для ОРО200-В-100 найбільшу частину втрат складають втрати в робочому колесі (близько 56 %), для ОРО500-В-100 – втрати у підводі (близько 62 %). Описано основні положення визначення оптимального режиму роботи оборотної гідромашини. Запропоновано та досліджено модифікований підвід для тихохідної оборотної гідромашини ОРО500-В-100, щоб підвищити її енергетичні показники: краще узгоджені елементи ПЧ та гідравлічний ККД збільшився на 2 %.
Покращення експлуатаційних характеристик насосів типу Д шляхом зниження інтенсивності пульсацій тиску у їх проточній частині
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Москаленко, Владислав Вікторович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021 р. Дисертаційна робота присвячена дослідженню інтенсивності пульсацій тиску у проточній частині насоса типу Д та визначенню величини впливу основних конструкційних і робочих параметрів відцентрового насоса спірального типу на амплітуду пульсацій тиску на виході з його робочого колеса. Метою даного дослідження є формування переліку ефективних способів зниження гідродинамічної вібрації та покращення експлуатаційних характеристик насосів типу Д. За результатами інформаційно-аналітичного огляду літературних джерел визначено основні джерела гідродинамічної вібрації та залежність її величини від подачі насоса. Встановлено, що гідродинамічна вібрація насоса є наслідком пульсацій тиску у його проточній частині, а оцінювання інтенсивності пульсацій тиску є одним з реальних способів отримання непрямим методом інформації щодо інтенсивності гідродинамічної вібрації насоса на етапі його розробки. Експериментальне дослідження параметрів робочого процесу насоса Д2000-100-2, як типового представника насосів типу Д і класу відцентрових насосів спірального типу, підтвердило, що інтенсивність гідродинамічної вібрації основних вузлів насоса залежить від інтенсивності пульсацій тиску у його проточній частині та дало можливість визначити коефіцієнт кореляції, що характеризує взаємозв’язок між середньоквадратичним значенням (СКЗ) віброшвидкості корпусу підшипника насоса на лопатевій частоті та СКЗ амплітуди лопатевих пульсацій тиску на виході з його спірального відводу, а також дозволило визначити граничне СКЗ амплітуди пульсацій тиску за якого спостерігається перевищення граничного СКЗ віброшвидкості корпусу підшипника насоса Д2000-100-2. На основі результатів експериментального дослідження параметрів робочого процесу (Н, N, ɳ та ΔP) насоса Д2000-100-2 підтверджено адекватність розрахункової сітки проточної частини насоса та числового моделювання нестаціонарної течії рідини. Числове дослідження параметрів робочого процесу насоса типу Д підтвердило залежність амплітуди пульсацій тиску від подачі насоса, дало можливість встановити фізичну природу та вплив рециркуляції потоку на виході з робочого колеса на амплітуду лопатевих пульсацій тиску рідини, визначити вплив основних конструкційних параметрів проточної частини відцентрового насоса спірального типу та його робочих параметрів на амплітуди пульсацій тиску та інтегральні параметри робочого процесу насоса. За результатами числового дослідження сформовано перелік способів зниження інтенсивності пульсацій тиску в залежності від їх ефективності (з точки зору розширення робочого діапазону насоса) та визначено величини впливу відносної зміни конструкційних параметрів проточної частини відцентрового насоса спірального типу (z₁, b₁, b₂, D₃/D₂, φ, ψ, z₂) та його робочих параметрів (Q, n) на відносну зміну СКЗ амплітуди пульсацій тиску рідини на виході з робочого колеса. На основі наукового узагальнення результатів числового моделювання та факторного експерименту сформовано рекомендації щодо корегування основних геометричних параметрів робочого колеса зі взаємним зсувом його лопатей на 1/2 кроку один відносно одного з метою покращення експлуатаційних характеристик насосів типу Д при якісному та енергоефективному водопостачанні в діапазоні подач 0,3Qopt...Qopt. Оцінку доцільності проведення модернізації існуючого насоса шляхом заміни його робочого колеса запропоновано проводити з урахуванням реальних робочих режимів насосного агрегату за подачею та на основі показника питомих витрат електроенергії на перекачування одиниці об’єму рідини. На основі запропонованої методики, в залежності від подачі насосів типу Д (Q) та капітальних витрат на його модернізацію (Сmod), встановлено нижню межу значень різниці показника питомих витрат електроенергії (Δρ₁,₂, кВт год м³) за якої термін окупності заходу з модернізації робочого колеса не перевищуватиме середнього терміну його експлуатації (для робочих коліс насосів типу Д - t=5-8 років).
Покращення експлуатаційних характеристик насосів типу Д шляхом зниження інтенсивності пульсацій тиску у їх проточній частині
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Москаленко, Владислав Вікторович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021 р. Дисертаційна робота присвячена дослідженню інтенсивності пульсацій тиску у проточній частині насоса типу Д та визначенню величини впливу основних конструкційних і робочих параметрів відцентрового насоса спірального типу на амплітуду пульсацій тиску на виході з його робочого колеса. Метою даного дослідження є формування переліку ефективних способів зниження гідродинамічної вібрації та покращення експлуатаційних характеристик насосів типу Д. За результатами інформаційно-аналітичного огляду літературних джерел визначено основні джерела гідродинамічної вібрації та залежність її величини від подачі насоса. Встановлено, що гідродинамічна вібрація насоса є наслідком пульсацій тиску у його проточній частині, а оцінювання інтенсивності пульсацій тиску є одним з реальних способів отримання непрямим методом інформації щодо інтенсивності гідродинамічної вібрації насоса на етапі його розробки. Експериментальне дослідження параметрів робочого процесу насоса Д2000-100-2, як типового представника насосів типу Д і класу відцентрових насосів спірального типу, підтвердило, що інтенсивність гідродинамічної вібрації основних вузлів насоса залежить від інтенсивності пульсацій тиску у його проточній частині та дало можливість визначити коефіцієнт кореляції, що характеризує взаємозв’язок між середньоквадратичним значенням (СКЗ) віброшвидкості корпусу підшипника насоса на лопатевій частоті та СКЗ амплітуди лопатевих пульсацій тиску на виході з його спірального відводу, а також дозволило визначити граничне СКЗ амплітуди пульсацій тиску за якого спостерігається перевищення граничного СКЗ віброшвидкості корпусу підшипника насоса Д2000-100-2. На основі результатів експериментального дослідження параметрів робочого процесу (Н, , ɳ та ΔP) насоса Д2000-100-2 підтверджено адекватність розрахункової сітки проточної частини насоса та числового моделювання нестаціонарної течії рідини. Числове дослідження параметрів робочого процесу насоса типу Д підтвердило залежність амплітуди пульсацій тиску від подачі насоса, дало можливість встановити фізичну природу та вплив рециркуляції потоку на виході з робочого колеса на амплітуду лопатевих пульсацій тиску рідини, визначити вплив основних конструкційних параметрів проточної частини відцентрового насоса спірального типу та його робочих параметрів на амплітуди пульсацій тиску та інтегральні параметри робочого процесу насоса. За результатами числового дослідження сформовано перелік способів зниження інтенсивності пульсацій тиску в залежності від їх ефективності (з точки зору розширення робочого діапазону насоса) та визначено величини впливу відносної зміни конструкційних параметрів проточної частини відцентрового насоса спірального типу (z₁, b₁, b₂, D₃/D₂, φ, ψ, z₂) та його робочих параметрів (Q, n) на відносну зміну СКЗ амплітуди пульсацій тиску рідини на виході з робочого колеса. На основі наукового узагальнення результатів числового моделювання та факторного експерименту сформовано рекомендації щодо корегування основних геометричних параметрів робочого колеса зі взаємним зсувом його лопатей на 1/2 кроку один відносно одного з метою покращення експлуатаційних характеристик насосів типу Д при якісному та енергоефективному водопостачанні в діапазоні подач 0,3Qopt...Qopt. Оцінку доцільності проведення модернізації існуючого насоса шляхом заміни його робочого колеса запропоновано проводити з урахуванням реальних робочих режимів насосного агрегату за подачею та на основі показника питомих витрат електроенергії на перекачування одиниці об’єму рідини. На основі запропонованої методики, в залежності від подачі насосів типу Д (Q) та капітальних витрат на його модернізацію (Сmod), встановлено нижню межу значень різниці показника питомих витрат електроенергії (Δρ₁,₂, кВт год м³) за якої термін окупності заходу з модернізації робочого колеса не перевищуватиме середнього терміну його експлуатації (для робочих коліс насосів типу Д - t=5-8 років).