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
10 результатів
Результати пошуку
Документ Залежність коефіцієнта корисної дії вихорокамерного ежектора від його геометричних параметрів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Роговий, Андрій Сергійович; Нескорожений, Артем Олегович; Тімченко, Євген Ігорович; Андрієвська, Вікторія Сергіївна; Ярошенко, Микола АндрійовичЗнос і зниження ефективності роботи нагнітачів з рухомими робочими органами призводить до того, що стає доцільними використовувати струминні апарати в багатьох технологічних процесах. Використання властивостей закручених потоків, таких як зниження тиску на осі, призвело до створення вихрових ежекторів, проте їхні енергетичні показники та ККД знижені у порівнянні з класичними прямоточними струминними насосами та ежекторами. Розв'язанням цієї проблеми може бути використання більш досконалих принципів передавання енергії та технічних рішень у конструюванні струминних нагнітачів на основі вихрової камери. Такими нагнітачами є вихорокамерні нагнітачі, які завдяки використанню відцентрової сили, мають кращу, порівняно з вихровими ежекторами, енергетичну ефективність. Метою роботи є знаходження залежності коефіцієнта корисної дії вихорокамерного ежектора від його геометричних параметрів на основі методів планування експерименту. Дослідження складалося з трьох етапів: експериментальне дослідження роботи вихорокамерного ежектора однорідного середовища з початковими для оптимізації геометричними параметрами вихрової камери та каналів підводу, й відводу. На другому етапі проведено математичне моделювання на основі розв'язання рівнянь Рейнольдса, із використанням SST-моделі турбулентності. Далі проведено порівняння експериментальних даних з результатами розрахунку. Оптимізація параметрів за допомогою моделі другого порядку дозволила знайти максимальне значення ККД вихорокамерного ежектора, яке дорівнює 16 %. Геометричні параметри, що обрано як фактори: відносні висота та діаметр вихрової камери, відносний діаметр каналу живлення. Найбільший вплив на ККД має відносна висота вихрової камери. Значущість отриманих коефіцієнтів рівнянь регресії перевірено за допомогою t-критерію Стьюдента.Документ Проєктування високонапірних робочих коліс радіально-осьових гідротурбін(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Миронов, Костянтин Анатолійович; Дмитрієнко, Ольга Вячеславівна; Соколков, Данило ОлександровичЕнергетичні характеристики гідротурбіни, відображаючи сумарний ефект взаємодії потоку з робочими органами, дозволяють судити про роботу машини в цілому. Інформацію про енергетичні якостях окремих елементів проточної частини дає енергетичний баланс. Залучаючи дані енергетичного балансу можливо виявити найбільш сприятливі умови спільної роботи елементів проточної частини, тобто домогтися їх погодження для підвищення рівня ККД – найважливішого енергетичного показника гідротурбіни. Для поліпшення енергетичних показників спроєктованої гідротурбіни проводиться різноманітний аналіз, тобто досліджується залежність кінематичних і енергетичних характеристик гідротурбіни від її геометричних параметрів. Такий аналіз здійснюється для пошуку найбільш раціональних варіантів проточної частини. В роботі представлено проєктування проточної частини високонапірної радіально-осьової гідротурбіни РО400, виконаного за допомогою програм розроблених на кафедрі «Гідравлічні машини ім. Г. Ф. Проскури». Викладено методику аналізу енергетичних характеристик, засновану на застосуванні безрозмірних параметрів. Для поліпшення енергетичних показників на попередньому етапі проєктування гідротурбіни проводяться багатоваріантні розрахунки впливу геометричних показників робочого колеса на формування енергетичних показників гідротурбіни. Для обґрунтування та аналізу результатів будується прогнозна універсальна характеристика гідротурбіни. Для аналізу формування енергетичних характеристик гідротурбін використовували загальні кінематичні властивості просторових решіток, а також загальні закономірності взаємодії потоку рідини з робочим колесом. Виконано аналіз втрат енергії в проточній частині радіально-осьової гідротурбіни: спіральній камері, напрямному апарату, робочому колесі і відсмоктуючій трубі на оптимальному режимі роботи гідротурбіни, а також аналіз впливу геометричних елементів робочого колеса на зміни втрат енергії в проточній частини. Наведені результати розрахункового дослідження підтверджують, що для збільшення рівня ККД, при збереженні показників оптимального режиму, необхідно змінювати як місце положення вихідної кромки робочого колеса, так і закон розподілу кутів вздовж неї.Документ Numerical study of flow parameters in the high-head francis turbine(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Krupa, Yevhenii; Demchuk, RomanThe scientific exploration of numerical computation regarding spatial flow within hydraulic machinery components is examined. A survey of contemporary software systems is conducted, and the benefits of their utilization over experimental studies are evaluated. It is indicated that the optimal approach involves a blend of experimental investigations and numerical simulation. This methodology facilitates the validation of simulation outcomes under real-world conditions and iteratively enhances the model based on acquired data. A review of the widely utilized Ansys software program is provided, emphasizing its pivotal features and capabilities for analyzing flow components of hydraulic turbines. An algorithm for computing flow parameters in hydraulic turbines using the Ansys software suite is outlined. The subject of this study is the high-head Francis hydraulic turbine Fr 500. The turbine's geometry was constructed employing a sector-based approach. This technique allows for significant simplification of calculations within the computational fluid dynamics framework, thereby reducing computational workload while preserving result accuracy. In selecting mathematical and turbulence models, a comprehensive analysis of the problem was undertaken, identifying models most suitable for the specific situation to ensure dependable numerical simulation outcomes. For spatial flow calculations in the turbine's flow component, the standard k-ε turbulence model was adopted. Considerable attention was devoted to mesh generation, as mesh quality strongly influences result accuracy and reliability. An unstructured mesh comprising tetrahedral-shaped cells was employed for discretizing the flow component, with local mesh refinement at the edges of the runner blades and guide vanes. As a result of numerical computations, the values of primary flow parameters for the design operating mode were determined. A visualization of the flow within the flow component is provided, alongside the assessment of hydraulic losses and turbine efficiency. The efficiency values obtained differ from corresponding experimental values by no more than 1 %. A thorough examination of the flow structure within the flow path was conducted, yielding recommendations for adjusting the blade angle β1 to reduce inlet impact losses.Документ 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.Документ Development of horizontal bulb hydroturbines for high heads with a wide range of reliable operation modes(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Krupa, Y. S.The issues and directions for improving the energy-cavitation and operational performance of hydro turbine equipment of hydroelectric power plants are considered. The paper analyzes in detail the directions for improving the main indicators characterizing the energy and operational advantages of horizontal hydro turbines. Straight-axis Kaplan hydraulic turbines with a horizontal axis of rotation of the hydraulic unit have incomparable advantages compared to hydraulic turbines with water supply using a spiral case, in terms of higher throughput and a wider range of operation. The practice of hydraulic turbine construction has determined the range of heads for which different types of hydraulic turbines are used. The use of horizontal direct flow hydraulic turbines for heads of more than 40 meters encounters a number of problems of a hydrodynamic nature, strength, and reliable operation. The paper analyzes the advantages of direct-flow bulb hydro turbines and the possibility of using them for high heads. New design solutions are considered, for which Ukrainian patents have been obtained, allowing the use of horizontal bulb hydraulic units for higher heads (up to 300 meters) and at the same time obtaining a wider operating area not only in terms of flow rates, but also in terms of heads. The use of twin bulb hydraulic units will significantly expand the operational ranges of highly efficient and reliable operation of horizontal bulb hydraulic turbines at flow rates (power) that allow them to successfully operate at variable peak loads of daily regulation. Based on the analysis of the working process of various horizontal and diagonal turbines, the analysis of their universal characteristics, scientifically based proposals was developed for the nomenclature of twin bulb hydraulic units. The design of a horizontal hydraulic turbine using inlet nozzle channels is presented. The use of nozzle diaphragms as elements that create the angular momentum necessary for optimal operation of the hydraulic turbine makes it possible to use bulb direct-flow hydro units for high heads (80–100 meters).Документ Чисельне дослідження енергетичних характеристик горизонтальної капсульної гідротурбіни(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Крупа, Євгеній СергійовичПроведення чисельного експерименту дозволяє зменшити фінансові витрати на проведення лабораторних випробувань модельної гідротурбіни на гідродинамічних стендах, а також дозволяє у більш швидкі строки спроектувати високоефективну гідротурбіну, яка відповідає всім вимогам замовника. В останні роки був досягнутий істотний прогрес у створенні засобів моделювання та розрахунку течій рідини, що дозволяють виконувати розрахунок з настільки високою вірогідністю одержуваних результатів, що необхідний обсяг експерименту в багатьох випадках зводиться до мінімуму. Було проведено чисельне моделювання просторового потоку в горизонтальній капсульній гідротурбіні ПЛ-15ГК-100 з використанням двох сучасних програмних комплексів – комерційного FlowVision та OpenFOAM, який випущено під ліцензією GNU GPL (ліцензія вільно поширюваного програмного забезпечення з відкритим кодом). Процес вирішення поставлених гідродинамічних задач за допомогою програмних комплексів CFD (Computational Fluid Dynamics) включає в себе наступні етапи: створення тривимірної моделі об'єкта за допомогою системи автоматичного проектування; побудова розрахункової сітки з необхідними параметрами; вибір математичної моделі; вибір відповідної моделі турбулентності; завдання граничних умов. Приведено візуалізацію результатів чисельного дослідження просторового потоку по двом програмним комплексам та виконано порівняння результатів розрахунку з даними модельних випробувань. Здійснено розрахунок гідравлічних втрат в проточній частині горизонтальної гідротурбіни. Даний аналіз дозволив зробити висновок про подібність результатів розрахунку тривимірного протоку в проточній частини гідротурбіни в програмних комплексах FlowVision та OpenFoam. Отримані в результаті чисельного експерименту значення гідравлічного ККД гідротурбіни для обох програмних комплексів адекватно співпадають з аналогічними значеннями експериментальних досліджень, розбіжність складає близько 0,5 %.Документ Прогнозування режиму роботи багатоступеневого відцентрового насосу при реальних умовах експлуатації нафтогазових свердловин(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Шевченко, Наталія Григорівна; Шудрик, Олександр Леонідович; Фатєєва, Надія Миколаївна; Фатєєв, Олександр Миколайович; Пономарьов, Владислав АнатолійовичУ реальних умовах експлуатації нафтогазових свердловин продукцією заглибних насосів є суміш пластової нафти, води та газу – газорідинна суміш. Проведено інформаційний огляд роботи заглибних відцентрових насосів на реальні умови експлуатації. Розглянута математична модель сумісної роботи пласта, свердловини та заглибного насоса. Для прогнозування режиму роботи насоса у нафтової свердловини були розглянуті наступні задачі: визначення фізичних характеристик газорідинної суміші при відповідних термодинамічних умовах; розподіл тиску по свердловині від вибою до гирла та й у насосно-компресорних трубах; визначення оптимальної глибини установки насоса з урахуванням вхідного об'ємного вмісту газу; перерахунок енергетичних характеристик електропровідного відцентрового насоса на пластові умови експлуатації; визначення режиму сумісної роботи свердловини та електропровідного відцентрового насоса за фактичними даними роботи свердловини. За допомогою інтегрованого середовища розробки вільного програмного забезпечення Lazarus створено автономні модулі з графічним інтерфейсом. Вихідні дані можна ввести вручну або імпортувати із зовнішнього текстового файлу. Результати розрахунків представлені у вигляді графіків, а також є можливість вивести в файли для подальшого їх аналізу. Проведено адаптацію програмних модулів для умов експлуатації свердловин НГВУ «Охтирканафтогаз». Проведена оцінка впливу глибини установки насоса на режим роботи насоса та його енергетичні параметри. У роботі удосконалена математична модель визначення енергетичних характеристик багатоступеневого відцентрового насосу. Рух нафтогазової суміші у багатоступеневому насосі характеризується безперервним зростанням тиску й температури, зміною дійсної об'ємної фази газу, в'язкості, щільності уздовж насоса. У зв'язку із цим, для розрахунків енергетичних характеристик багатоступеневого насоса необхідно дотримуватися перерахування гідродинамічних параметрів потоку кожної ступені вздовж насосу. Прийнято, що процес розчинення газу аналогічний процесу розгазування. Проведено дослідження трьох варіантів компоновки ступенів заглибного відцентрового насоса, що дозволило отримати підвищення енергетичних показників насоса.Документ Прогнозування енергетичних характеристик високонапірної радіально-осьової гідротурбіни з використанням програмного комплексу CFD(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Крупа, Євгеній Сергійович; Дмитрієнко, Ольга Вячеславівна; Тиньянова, Ірина Іванівна; Недовєсов, Владлен ОлександровичВ даний час розвиток пакетів прикладних програм для розрахунку задач обчислювальної гідроаеродинаміки досяг високого рівня ефективності, точності і гнучкості, з їх допомогою можна вирішувати самі різноманітні та складні задачі. Всі сучасні пакети програм обчислювальної гідроаеродинаміки вирішують завдання механіки суцільного середовища, використовуючи моделі, побудовані на основі рівнянь Нав'є-Стокса. В основу цих моделей входять три рівняння збереження: збереження маси, збереження імпульсу і збереження енергії. Було проведено чисельне моделювання просторового потоку високонапірної радіально-осьової гідротурбіни РО 310 для двох варіантів проточної частини – с робочим колесом, що має 15 лопатей (модифікація 1) та з 17 лопатями (модифікація 2), з використанням пакета прикладних програм OpenFOAM. Програмний комплекс OpenFOAM є одним з найбільш використовуваних продуктів, призначених для вирішення завдань гідродинаміки, що розповсюджуються за вільною ліцензією GPL (General Purpose License). Процес вирішення поставлених гідродинамічних задач за допомогою програмного комплексу CFD (Computational fluid dynamics) включає в себе наступні етапи: створення тривимірної моделі розглянутого об’єкта за допомогою системи автоматичного проектування; побудова розрахункової сітки з необхідними параметрами; вибір математичної моделі, яка найточніше описує робочий процес в проточних частинах гідромашин; вибір відповідної моделі турбулентності; завдання граничних умов. Приведено візуалізацію результатів чисельного дослідження двох модифікацій гідротурбіни РО 310-В100. Представлено методику розрахунку гідравлічних втрат в проточній частині гідротурбіни. Виконано аналіз результатів чисельного моделювання. Даний аналіз показав, що модифікація гідротурбіни з робочим колесом, що має 15 лопатей, краща по значенню ККД, ніж модифікація з 17 лопатями. Порівняння двох модифікацій проводилося виключно по значенням гідравлічного ККД гідротурбіни.Документ До питання проектування проточної частини комплексного гідротрансформатора(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Кухтенков, Юрій Михайлович; Крупа, Євгеній СергійовичКомплексні гідротрансформатори поєднують найкращі властивості гідротрансформатора та гідромуфти і широко використовуються в різних областях техніки: в автомобілебудуванні, тракторобудуванні, в тепловозобудуванні; в транспортному машинобудуванні, в бурових установках для нафтогазових промислів та ін. Вони забезпечують: плавну автоматичну зміну крутного моменту і частоти обертання веденого валу, отже, і швидкості транспортних машин, а в бурових установках – збільшення механічної швидкості проходки; збільшення терміну експлуатації машин завдяки гасінням динамічних навантажень від двигуна і від трансмісії; роботу машини з кращими енергетичними показниками; підвищують надійність і роблять простішим управління машинами. Розрахунок гідротрансформатора може бути двох типів. Перший тип – розрахунок за законами подібності – перерахунок із добре діючого зразка на задані параметри – потужність N, кВт; оберти насосного колеса n, об/хв при досягненні необхідного ККД. Цей розрахунок більш швидкий за часом і гарантує швидке отримання гарних результатів; розрахунок нового гідротрансформатора, якщо не має прототипу. При цьому закладається умова забезпечення необхідної форми зовнішніх характеристик і визначення основних геометричних і кінематичних параметрів гідротрансформатора. Другий тип – це проектування нового гідротрансформатора, повʼязане з розрахунком його зовнішніх характеристик, гідродинамічним розрахунком і графічними побудовами проточної частини з використанням ЕОМ. Для реалізації завдань зазначених етапів на кафедрі гідромашин НТУ «ХПІ» створено математичну модель та пакет програм, який складається із: програми для розрахунку зовнішніх характеристик і гідродинамічного розрахунку; програми розрахунку і побудови форми проточної частини гідротрансформатора – визначення кінематичних і геометричних параметрів на середній лінії струму, підготовки даних і побудови кола циркуляції; програми профілювання лопаток робочих коліс гідротрансформатора – розрахунку геометричних і кінематичних параметрів на граничних лініях струму – побудови скелетних ліній лопаток робочих коліс на поверхні тора і чаші проточної частини; програми розрахунку профілів кінцевої товщини. Наведено опис методів побудови кола циркуляції і профілювання лопаток робочих коліс гідротрансформатора.Документ Анализ рабочего процеса в рабочих колесах высоконапорных обратимых радиально-осевых гидромашин(НТУ "ХПИ", 2017) Дранковский, Виктор Эдуардович; Хавренко, Михаил ЮрьевичПроведен анализ рабочего процесса в рабочих колесах высоконапорных обратимых гидромашин на напоры 300, 500 и 700 метров в насосном режиме работы. Построены 3D модели рабочих колес на соответствующие напоры. В ходе исследования были определены давления и скорости в проточной части рабочих колес и представлены в работе графическом виде. Получены графические зависимости напора и КПД от расхода. Расчеты проведены для пяти значений подач.