Кафедра "Гідравлічні машини ім. Г. Ф. Проскури"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/2767

Офіційний сайт кафедри http://web.kpi.kharkov.ua/gdm

Від 2021 року кафедра має назву "Гідравлічні машини імені Г. Ф. Проскури", попередня назва – "Гідравлічні машини" (від 1930 року).

Кафедра заснована на основі гідравлічної лабораторії у 1914 році академіком Г. Ф. Проскурою, первісна назва – кафедра гідромеханіки. У 1923 році була створена кафедра “Авіації”, якою керував також Г. Ф. Проскура, на базі якої в 1930 році був створений Харківський авіаційний інститут (нині Національний аерокосмічний університет “ХАІ”), а кафедра гідромеханіки перейменована в кафедру “Гідравлічні машини”. 2 липня 2021 року кафедра перейменована на честь Георгія Федоровича Проскури – видатного вченого, засновника наукової школи гідромашинобудування і авіації в Україні, члена Президії і голови Відділення технічних наук АН України, заслуженого діяча науки і техніки.

Кафедра "Гідравлічні машини імені Г. Ф. Проскури" готує майбутніх фахівців нової генерації в галузі цифрової гідравліки, гідравлічних машини та гідропневмоприводів, що використовуються практично в усіх галузях промисловості.

Кафедра входить до складу Навчально-наукового інституту механічної інженерії і транспорту Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут".

У складі науково-педагогічного колективу кафедри працюють 2 доктора технічних наук, 10 кандидатів технічних наук; 2 співробітника мають звання професора, 8 – доцента.

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 8 з 8

Hydro turbine speed control system
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Hasiuk, O. I.
The article presents a mathematical model of an hydro turbine speed control system. In the world and domestic practice of creating hydraulic turbine equipment, there is a clear tendency to create computer-based rotor speed control systems for hydraulic turbines. Computer systems provide an opportunity to implement the introduction of effective algorithms using software that improve the static and dynamic characteristics of the system. This in turn increases the importance of mathematical modeling both at the design stage and during commissioning. The analysis of the performed works devoted to the mathematical description of the elements of the hydraulic drive of the regulator showed that they are reduced to linearized equations without taking into account a number of important factors that will increase the accuracy of the mathematical model. Improvement of static and dynamic characteristics and the system as a whole can be achieved by solving the scientific problem of studying its dynamics based on the development of a more complete mathematical model. To reduce friction and hysteresis, to prevent obliteration, the electrohydraulic converter plunger in the lower part is equipped with a segner wheel. Improving the dynamic characteristics of hydraulic turbine speed controllers requires the development of nonlinear mathematical models with subsequent analysis of transients in the hydraulic drive of the speed controller. Evaluation of the quality of transient processes and subsequent adjustment of parameters allows to achieve a reduction in the duration of transients, increase the speed and accuracy of positioning at small movements of the servo motor. A number of unaccounted factors during the preparation of the mathematical model of the electro-hydraulic converter makes it possible to increase its adequacy to the real object of study and increase the speed of the control system of the rotor speed of the hydraulic turbine.
Synthesis of minimal schemes of systems control of hydraulic and pneumatic drives
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Cherkashenko, M. V.
The existing schemes of command apparatus are presented. Their analysis is carried out and the shortcomings are indicated. The scheme of a fundamentally new command apparatus is given, which can significantly reduce the number of its elements. The synthesis of the pneumatic control system of the foundry machine was carried out on the basis of the design approach proposed by M. Cherkashenko, which as a result led to a reduction in the devices by 3.5 times. A graph of operations of the pneumatic control system of the molding machine is constructed. A matrix of correspondences is obtained, which determines the correspondence between the signals that cause transitions and the complete input sets acting in the transitions. Analysis of the matrix of correspondences made it possible to identify and eliminate contradictory transitions. On the basis of the elongations, a system of equations describing the scheme of the control system is synthesized. Further, minimization is performed due to factorization and decomposition of equations, and obtaining equations in their final form. A diagram is presented pneumatic control system of the molding machine, consisting of a command apparatus containing three cells, five cylinders, two vibrators, six limit switches, a time relay and other devices. The circuit simultaneously uses the functional and logical capabilities of limit switches, the possibility of implementing the functions of three variables by distributors. Thus, the use of the proposed command apparatus, in contrast to the existing schemes of command apparatus, can significantly reduce the number of distributors in the synthesis of the command apparatus itself and significantly reduce the number of elements when using the chosen approach to the design of circuits of pneumohydraulic control systems.
Calculation of the spatial flow in the francis high-head turbine using the CFD software package
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Krupa, Y. S.
At present, the development of software packages for calculating computational fluid dynamics problems has reached a high level of efficiency, accuracy and flexibility, with their help it is possible to solve the most diverse and complex problems. All modern software packages for computational fluid dynamics solve the problems of continuum mechanics using models based on the Navier-Stokes equations. These models are based on three conservation equations: conservation of mass, conservation of momentum and conservation of energy. A numerical simulation of the spatial flow of a high-head radial-axial hydraulic turbine Fr 310 was carried out for two variants of the flow path – with an runner with 15 blades (modification 1) and with 17 blades (modification 2), using the OpenFOAM software package. The OpenFOAM software package is one of the most used products designed to solve fluid dynamics problems and is distributed under a free GPL license (General Purpose License). The process of solving the set hydrodynamic problems using the CFD (Computational fluid dynamics) software package includes the following stages: creating a three-dimensional model of the object under consideration using a computer-aided design system; construction of a computational grid with the required parameters; selection of a mathematical model that most accurately describes the working process in the flow parts of hydraulic machines; selection of a suitable turbulence model; setting boundary conditions. A visualization of the results of a numerical study of two modifications of the Fr 310-V-100 hydraulic turbine is presented. A method for calculating hydraulic losses in the flow path of a hydraulic turbine is presented. The analysis of the results of numerical simulation was performed. This analysis showed that the modification of a hydraulic turbine with a runner with 15 blades is better in terms of efficiency than the modification with 17 blades. Comparison of the two modifications was carried out exceptionally by the values of the hydraulic efficiency of the hydraulic turbine.
Modern software for the numerical study of flow in hydraulic machines
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Krupa, Y. S.; Demchuk, Yevheniia
In the past few decades, the field of developing computer software systems has been actively developing, which in turn leads to competition in the software market. Qualified engineers working in the hydroturbine industry must be able to use a computer not only at the user level, but also at the programmer level in order to program modules for their own needs based on existing software systems. Recently, numerical simulation has become applicable to an ever wider class of flows, replacing experimental research methods. Certain numerical models are characterized by different areas of applicability and expenditures of computational resources. The paper provides an analytical review of modern CFD software systems. The advantages and disadvantages of these programs are analyzed in terms of building a three-dimensional model of the object of study, creating a computational grid, setting boundary conditions and visualizing the calculation results. The analysis and comparison of existing mathematical models that used to calculate the spatial flow in the flow path of hydraulic machines has been carried out. There are many different programs for solving hydrodynamic problems, some of the advanced commercial software systems are Ansys, SolidWorks Flow Simulation, Autodesk CFD. There are also open source software products. These automatic design systems make it possible not only to perform high-quality modeling of systems of various physical nature, but also to study the response of these systems to external influences in the form of distributions of pressures, temperatures, and velocities. The calculation algorithms in the programs are similar; the distinctive features of the programs can be evaluated according to the following criteria: grid generation, accuracy, reliability (convergence), calculation speed, model physics, system flexibility. The use of modern software packages for studying the hydrodynamic characteristics of the flow in hydraulic machines significantly reduces the time and material resources in comparison with physical modeling.
On the theory of synthesis of minimal schemes of systems control of hydraulic and pneumatic drives
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Cherkashenko, M. V.
Showed the strict compliance of the scientific direction "Synthesis of minimum control schemes of hydraulic and pneumatic drive systems" developed by the author with the point of view of general algebra, algebra of logic, graph theory and automata theory. The synthesis of the minimum graph of operations, which is a mathematical model of the control system, has been proved. The legitimacy of the methods of undivided decomposition of equations describing the scheme of the control system has been proved. The control system is considered as a cyclic Moore finite automaton. By a cyclic automaton (CA) we will understand the mathematical model of a device designed to control cyclic processes, which are a set of technological operations performed in a certain sequence. In this regard, the automaton at each clock necessarily passes into some new state, and for a finite number of cycles the target reaches any state, and its graph contains a contour, covering all states. In general, the CA may contain several circuits, so that each circuit is interpreted either as one of the possible sequences of technological operations due to the corresponding mode of operation, or as an independent and simultaneous execution of a number of sets of technological operations. A sequential decomposition of the CA is presented in order to represent it by the sequential operation of automata with one internal state. Such a consideration of the function of transitions will naturally lead to a decrease in the number of elements in the implementation of the CA. The study will be subjected to the CA, the graph of which consists of a single circuit, since the results obtained are easily generalized to multi-circuit CA. Obtaining a breakdown of the states of a cyclic automaton in the manner indicated above is performed directly according to any automaton description without any additional calculations, tables and other constructions.
Synthesis of minimum control systems of hydraulic and pneumatic drives
(National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", 2022) Cherkashenko, M. V.
The monograph presents the scientific direction developed by the author: "Synthesis of minimum of control systems of hydraulic and pneumatic drives", associated with topical problems of the modern theory of synthesis of drive s control systems, including theoretical foundations and methods of structural analysis and synthesis of d rive s control systems. Modern text material is of interest to professionals engaged in t he development of drive systems. Is intended for students in the study of relevant courses, as well as for raduate students of engineering speci alties.
Визначення гідродинамічних характеристик оборотних гідромашин на основі методів математичного моделювання
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Тиньянова, Ірина Іванівна; Рєзва, Ксенія Сергіївна; Дранковський, Віктор Едуардович
Питання дослідження та модернізації проточних частин оборотних гідравлічних машин зараз дуже актуальні. При розробці проточних частин оборотних гідромашин широко використовуються математичні моделі опису робочого процесу, які ґрунтуються на різних ступенях його деталізації. В даній роботі розглядається опис робочого процесу на макро- та мікрорівнях, що дає можливість вирішувати комплекс задач в залежності від поставлених цілей. Одним із методів є метод з використанням безрозмірних усереднених параметрів. В роботі отримані рівняння моделі (макрорівень) робочого процесу, які можуть бути використані як для аналізу кінематичних і енергетичних характеристик оборотної гідромашини при фіксованій геометрії проточної частини, так і для чисельного моделювання впливу геометричних параметрів на ці характеристики. Стаття містить залежності витрати, ККД, потужності від геометричних і режимних параметрів, що дозволяють вже на початковій стадії проектування оцінити енергетичні якості оборотної гідромашини. Наведено формулу для визначення кута потоку за напрямним апаратом. Наведено розрахунки енергетичних характеристик для проточних частин оборотних гідромашин ОРО200, ОРО500. Побудовані поверхні гідравлічного ККД для ОРО200 і ОРО500, визначені теоретичні і енергетичні параметри. Для більш досконалого дослідження оборотної гідромашини було проведене чисельне дослідження на мікрорівні за допомогою програми CFD, що дозволило отримати розподіл тисків та швидкостей в проточній частині в турбінному режимі при оптимальних значеннях витрати та обертів. Розглядаються питання дослідження балансу енергії. Аналіз результатів досліджень показав, що гідравлічні втрати займають значну долю від загальних, тому в ході роботи були визначені гідравлічні втрати в елементах проточної частини насос-турбіни на основі методу усереднених безрозмірних параметрів та методу просторової течії. Порівняльний аналіз отриманих результатів за різними моделями з результатами фізичного експерименту показав задовільну збіжність, що свідчить про доцільність застосування обраних методів для дослідження оборотних гідромашин.
Методики прогнозування низькочастотних пульсацій тиску у відсмоктуючій трубі гідротурбіни
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Кухтенков, Юрій Михайлович
Наведено порівняння сучасних методик розрахунку низькочастотних джгутових пульсацій тиску у відсмоктуючій трубі з експериментом. Вібрації у проточній частині жорстколопатевих гідротурбін суттєво залежать від пульсацій тиску, які обумовлені рухом вихрових джгутів за робочими колесами у відсмоктуючій трубі. Силова взаємодія вихорів з елементами проточного тракту може призвести до серйозних аварій. Розглянуто зменшення низькочастотних пульсацій тиску, що сприяє підвищенню надійності і збільшення потужності гідроагрегатів. У більшості, вихрові джгути мають складну просторову гвинтову форму, тому для розрахунку пульсацій тиску треба використовувати просторові математичні моделі. Це можуть бути сучасні пакети програм гідродинаміки, які вирішують завдання механіки суцільного середовища і використовують рівняння Рейнольдса. Процес вирішення завдань в цьому випадку здійснюється за допомогою пакету прикладних програм CFD, що включає етапи: створення тривимірної моделі розглянутого об'єкта за допомогою системи САПР; побудова розрахункової сітки; вибір математичної моделі турбулентності; завдання граничних умов. З іншого боку, це можуть бути простіші моделі для нев'язкої рідини, що розглядаються у квазістаціонарній постановці. Наприклад, коли стінка відсмоктуючої труби моделюється вихровий поверхнею, що складається з тонких вихрових шнурів змінної інтенсивності, що мають форму спіралі. Швидкості, індуковані джгутами, розраховуються за формулами Кочіна М. Є; швидкості, індуковані вихровою поверхнею визначаються з граничних умов з рішення рівняння Фредгольма, а амплітуди пульсації тиску визначаються на основі інтеграла Бернуллі. У першому випадку для виконання задачі потрібні значні ресурси машинного часу, а похибка при розрахунку амплітуд пульсацій тиску становить до 10 % в порівнянні з експериментальними даними, у другому – 15–20 % при меншому час розрахунків. Результати розрахунків джгутових пульсацій тиску використовуються в розрахунках на міцність елементів проточної частини гідротурбіни з великими запасами по коефіцієнтам міцності, тому можливе використання в прогнозних розрахунках джгутових пульсацій тиску і більш простих моделей.