Estimation of Magnitudes of a Static and Dynamic Axial Thrust Acting on the Impeller by Applying the Mathematical Model Approach to a Flow through Hydraulic Passages of the Hydromachine with Account for a Flow through Auxiliary Channels
More stringent reliability requirements placed upon pump operation call for a more accurate prediction of integral characteristics of a machine at the design stage, including estimation of hydrodynamic forces. The existing analytical techniques for estimation of the magnitudes of the axial thrust ac...
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2015
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/57537 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Репозитарії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-57537 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
Russian |
| topic |
impeller axial thrust numerical investigation рабочее колесо осевая сила численное исследование УДК 621.671 робоче колесо осьова сила числове дослідження |
| spellingShingle |
impeller axial thrust numerical investigation рабочее колесо осевая сила численное исследование УДК 621.671 робоче колесо осьова сила числове дослідження Луговая, С. О. Руденко, А. А. Матвеева, А. С. Брижик, Д. С. Estimation of Magnitudes of a Static and Dynamic Axial Thrust Acting on the Impeller by Applying the Mathematical Model Approach to a Flow through Hydraulic Passages of the Hydromachine with Account for a Flow through Auxiliary Channels |
| topic_facet |
impeller axial thrust numerical investigation рабочее колесо осевая сила численное исследование УДК 621.671 робоче колесо осьова сила числове дослідження |
| format |
Article |
| author |
Луговая, С. О. Руденко, А. А. Матвеева, А. С. Брижик, Д. С. |
| author_facet |
Луговая, С. О. Руденко, А. А. Матвеева, А. С. Брижик, Д. С. |
| author_sort |
Луговая, С. О. |
| title |
Estimation of Magnitudes of a Static and Dynamic Axial Thrust Acting on the Impeller by Applying the Mathematical Model Approach to a Flow through Hydraulic Passages of the Hydromachine with Account for a Flow through Auxiliary Channels |
| title_short |
Estimation of Magnitudes of a Static and Dynamic Axial Thrust Acting on the Impeller by Applying the Mathematical Model Approach to a Flow through Hydraulic Passages of the Hydromachine with Account for a Flow through Auxiliary Channels |
| title_full |
Estimation of Magnitudes of a Static and Dynamic Axial Thrust Acting on the Impeller by Applying the Mathematical Model Approach to a Flow through Hydraulic Passages of the Hydromachine with Account for a Flow through Auxiliary Channels |
| title_fullStr |
Estimation of Magnitudes of a Static and Dynamic Axial Thrust Acting on the Impeller by Applying the Mathematical Model Approach to a Flow through Hydraulic Passages of the Hydromachine with Account for a Flow through Auxiliary Channels |
| title_full_unstemmed |
Estimation of Magnitudes of a Static and Dynamic Axial Thrust Acting on the Impeller by Applying the Mathematical Model Approach to a Flow through Hydraulic Passages of the Hydromachine with Account for a Flow through Auxiliary Channels |
| title_sort |
estimation of magnitudes of a static and dynamic axial thrust acting on the impeller by applying the mathematical model approach to a flow through hydraulic passages of the hydromachine with account for a flow through auxiliary channels |
| title_alt |
Оценка величины статической и динамической осевой силы, действующей на рабочее колесо с применением метода математического моделирования потока в проточной части гидромашины |
| description |
More stringent reliability requirements placed upon pump operation call for a more accurate prediction of integral characteristics of a machine at the design stage, including estimation of hydrodynamic forces. The existing analytical techniques for estimation of the magnitudes of the axial thrust acting on the pump impeller are based on the assumptions that fail to account for an actual flow pattern in sidewall gaps and for geometry of the sidewall gaps, static pressure distribution at the impeller outlet, and for unsteady processes which occur both during operation close to the optimum flow rate and during off-design operation of the pump. At present, the method which implies numerical modeling of a flow through hydraulic passages of the hydromachine is gaining ever greater importance for investigation of features of a flow pattern under different operational duties, and also for estimation of any integral characteristics including axial thrust. The present paper gives an overview of joint researches done by specialists of VNIIAEN JSC and masters of Applied Fluid Mechanics Chair of Sumy State University with regard to estimation of magnitudes of steady and unsteady components of the axial thrust for pumps of various construction types. The flow through hydraulic passages was modeled by employing a numerical solution to a system of Reynolds equations and the continuity equation. The standard k-ε turbulence model was used to close the system of equations. The modeling was performed both under steady and unsteady conditions for a viscous incompressible medium. As a result of the investigation, magnitudes of steady and unsteady components of the axial thrust were estimated for a double-entry impeller under the following duties: optimum flow rate and 0.5Qopt, as well as for a mixed-flow impeller with balance holes on its rear shroud. The paper provides results of comparison of axial thrust magnitudes which were obtained numerically and analytically. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2015 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/57537 |
| work_keys_str_mv |
AT lugovaâso estimationofmagnitudesofastaticanddynamicaxialthrustactingontheimpellerbyapplyingthemathematicalmodelapproachtoaflowthroughhydraulicpassagesofthehydromachinewithaccountforaflowthroughauxiliarychannels AT rudenkoaa estimationofmagnitudesofastaticanddynamicaxialthrustactingontheimpellerbyapplyingthemathematicalmodelapproachtoaflowthroughhydraulicpassagesofthehydromachinewithaccountforaflowthroughauxiliarychannels AT matveevaas estimationofmagnitudesofastaticanddynamicaxialthrustactingontheimpellerbyapplyingthemathematicalmodelapproachtoaflowthroughhydraulicpassagesofthehydromachinewithaccountforaflowthroughauxiliarychannels AT brižikds estimationofmagnitudesofastaticanddynamicaxialthrustactingontheimpellerbyapplyingthemathematicalmodelapproachtoaflowthroughhydraulicpassagesofthehydromachinewithaccountforaflowthroughauxiliarychannels AT lugovaâso ocenkaveličinystatičeskojidinamičeskojosevojsilydejstvuûŝejnarabočeekolesosprimeneniemmetodamatematičeskogomodelirovaniâpotokavprotočnojčastigidromašiny AT rudenkoaa ocenkaveličinystatičeskojidinamičeskojosevojsilydejstvuûŝejnarabočeekolesosprimeneniemmetodamatematičeskogomodelirovaniâpotokavprotočnojčastigidromašiny AT matveevaas ocenkaveličinystatičeskojidinamičeskojosevojsilydejstvuûŝejnarabočeekolesosprimeneniemmetodamatematičeskogomodelirovaniâpotokavprotočnojčastigidromašiny AT brižikds ocenkaveličinystatičeskojidinamičeskojosevojsilydejstvuûŝejnarabočeekolesosprimeneniemmetodamatematičeskogomodelirovaniâpotokavprotočnojčastigidromašiny |
| first_indexed |
2024-09-01T17:36:01Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:36:01Z |
| _version_ |
1809016067789422592 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-575372016-03-01T08:20:15Z Estimation of Magnitudes of a Static and Dynamic Axial Thrust Acting on the Impeller by Applying the Mathematical Model Approach to a Flow through Hydraulic Passages of the Hydromachine with Account for a Flow through Auxiliary Channels Оценка величины статической и динамической осевой силы, действующей на рабочее колесо с применением метода математического моделирования потока в проточной части гидромашины Луговая, С. О. Руденко, А. А. Матвеева, А. С. Брижик, Д. С. impeller axial thrust numerical investigation рабочее колесо осевая сила численное исследование УДК 621.671 робоче колесо осьова сила числове дослідження More stringent reliability requirements placed upon pump operation call for a more accurate prediction of integral characteristics of a machine at the design stage, including estimation of hydrodynamic forces. The existing analytical techniques for estimation of the magnitudes of the axial thrust acting on the pump impeller are based on the assumptions that fail to account for an actual flow pattern in sidewall gaps and for geometry of the sidewall gaps, static pressure distribution at the impeller outlet, and for unsteady processes which occur both during operation close to the optimum flow rate and during off-design operation of the pump. At present, the method which implies numerical modeling of a flow through hydraulic passages of the hydromachine is gaining ever greater importance for investigation of features of a flow pattern under different operational duties, and also for estimation of any integral characteristics including axial thrust. The present paper gives an overview of joint researches done by specialists of VNIIAEN JSC and masters of Applied Fluid Mechanics Chair of Sumy State University with regard to estimation of magnitudes of steady and unsteady components of the axial thrust for pumps of various construction types. The flow through hydraulic passages was modeled by employing a numerical solution to a system of Reynolds equations and the continuity equation. The standard k-ε turbulence model was used to close the system of equations. The modeling was performed both under steady and unsteady conditions for a viscous incompressible medium. As a result of the investigation, magnitudes of steady and unsteady components of the axial thrust were estimated for a double-entry impeller under the following duties: optimum flow rate and 0.5Qopt, as well as for a mixed-flow impeller with balance holes on its rear shroud. The paper provides results of comparison of axial thrust magnitudes which were obtained numerically and analytically. Повышение требований надежности работы насосов ставит задачу более точной оценки на стадии проектирования машины ее интегральных характеристик, включая и оценку гидродинамических сил. Существующие аналитические методики для оценки величины осевой силы, действующей на рабочее колесо насоса, основаны на допущениях, которые не позволяют учесть реальную структуру течения в боковых пазухах и геометрию пазух, распределение статического давления на выходе из рабочего колеса, нестационарные процессы, которые имеют место при работе насоса как на режимах, близких к оптимальному, так и на нерасчетных режимах. В настоящее время все большее значение приобретает метод численного моделирования течения в проточной части гидромашины при изучении особенностей структуры течения для различных режимов ее работы, а также для оценки любых интегральных характеристик, в том числе и осевой силы. В данной работе выполнен обзор совместных исследований, проведенными специалистами ОАО «ВНИИАЭН» и магистрами кафедры прикладной гидроаэромеханики Сумского государственного университета по оценке величины стационарной и нестационарной составляющих осевой силы для насосов различного конструктивного исполнения. Моделирование течения в проточной части выполнялось путем численного решения системы уравнений Рейнольдса и уравнения неразрывности. Для замыкания системы уравнений использовалась стандартная k–ε-модель турбулентности. Моделирование выполнялось в стационарной и нестационарной постановках для вязкой несжимаемой среды. В результате исследований выполнена оценка величины стационарной и нестационарной составляющих осевой силы для рабочего колеса двустороннего входа для режимов: оптимального и 0,5Qопт, а также для рабочего колеса диагональной ступени с разгрузочными отверстиями на основном диске. Приведены результаты сравнения величин осевой силы, полученных численно и с использованием аналитических методик. Розглянуто причини неточності оцінки величини осьового зусилля, яке діє на робоче колесо лопатевого насоса. Запропонована методика більш точної оцінки величини осьового зусилля із урахуванням нестаціонарності течії рідини в проточній частині лопатевого насоса. Розглянуто приклади оцінки величини осьового зусилля із використанням чисельного моделювання течії в проточній частині насоса включно із допоміжними трактами. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2015-12-31 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/57537 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 18 No. 4/2 (2015); 36-42 Проблемы машиностроения; Том 18 № 4/2 (2015); 36-42 Проблеми машинобудування; Том 18 № 4/2 (2015); 36-42 2709-2992 2709-2984 ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/57537/53822 Copyright (c) 2015 С. О. Луговая, А. А. Руденко, А. С. Матвеева, Д. С. Брижик https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |