Методика численного моделирования вибрации осевого бустерного насоса жидкостного ракетного двигателя

Авторы

Тимушев С. Ф.^*, Федосеев С. Ю.^**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: TimushevSF@mai.ru
**e-mail: it202mai@gmail.com

Аннотация

Проблема снижения гидродинамической вибрации насосных агрегатов системы подачи ЖРД является ключевой для повышения надежности и ресурса работы двигательной установки. В этой связи актуальной задачей становится моделирование пульсаций давления в проточной части и гидродинамической вибрации корпуса насоса на ранних стадиях проектирования. В статье рассматривается численное моделирование трехмерного нестационарного турбулентного течения в бустерном насосном агрегате жидкостного ракетного двигателя. Проведен анализ спектрального состава пульсаций давления, возникающих в проточной части насосного агрегата. Установлено, что спектр пульсаций давления на выходе рабочего шнекового колеса состоит из тональных компонент на частоте следования рабочих лопаток (ЧСЛ) и ее высших гармоник. На входе в шнек в спектре пульсаций давления доминируют тональные составляющие на роторной частоте и ЧСЛ. Моделирование вибрации корпуса насоса начинается с определения собственных форм и частот колебаний. Моделирование вынужденных колебаний элементов конструкции и корпуса насоса обеспечивается заданием распределенных динамических нагрузок от пульсаций давления. Сравнение результатов расчетов и экспериментальных данных позволяет говорить, что предложенный подход может быть использован конструкторами при проектировании насосной техники.

Ключевые слова

осевой шнековый насос, пульсации давления, метод конечных объемов, трехмерное моделирование течений, бустерный насосный агрегат ЖРД, спектральный состав, собственные формы колебаний, вынужденные колебания, ЧСЛ

Библиографический список

1. Гафуров С.А., Родионов Л.В., Крючков А.Н., Макарьянц Г.М., Шахматов Е.В. Влияние конструкции входного участка шнеко-центробежной ступени комбинированного насоса на вибрационное и пульсационное состояние // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2012. № 2(33). С. 155-163.

2. Людвиницкая А.Р. Аюпов А.И. Способы снижения вибрации насосных агрегатов. VIII Международная конференция «Надежность и безопасность магистрального трубопроводного траспорта». Новополоцк, 25 — 28 ноября 2014, С.73-76.

3. Челомей В.Н Вибрации в технике. — М.: Машиностроение, 1981. — 456 с.

4. Корн, Г., Корн, Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука, 1974. — 832 с.

5. Питолин В.Е. Теоретическое исследование сил гидродинамического происхождения, вызывающих вибрацию центробежных насосов // Вестник Полоцкого государственного университета. Строительство. Прикладные науки. 2012, № 16, С.85-92.

6. Руководство пользователя Abaqus. URL: http://abaqus.ethz.ch:2080/v6.11/#

7. Руководство пользователя FlowVision. URL: https://flowvision.ru/index.php/public-downloads/category/7-uchebnye-materialy.

8. Овсянников Б.В., Боровский Б.И. Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей. — М.: «Машиностроение», 1986. — 376 с.

Скачать статью