автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.13, диссертация на тему:Анализ гидродинамических свойств и повышение энергетических показателей многоступенчатых насосов малой быстроходности

На правах рукописи

003457983

Ельзароок Фарадж Ахмед (Ливия)

АНАЛИЗ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ НАСОСОВ МАЛОЙ БЫСТРОХОДНОСТИ.

Специальность 05.04.13 Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 5 .ВЕН 2008

Москва-2008 г.

003457983

Работа выполнена на кафедре Гидромеханики и гидравлических машин Московского Энергетического института (Технического университета).

Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор

Моргунов Геннадий Михайлович.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Голубев Алексей Иванович

кандидат технических н^к Трулев Алексей Владимирович

Ведущая организация: - ОАО «ОКБ БН КОННАС».

Защита диссертации состоится оеХаЪьъ 2008 г. з /i час. J¿/мин. в аудитории^ -V¡bу^па заседании диссертационного совета Д 212.157.09 при Московском энергетическом институте (техническом университете), по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ)

Отзывы на диссертацию или автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 111250, Москва, ул.Красноказарменная , д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ)

Автореферат разослан « Z8 » Hcl£pZ 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.157.09 к.т.н., доцент

Лебедева А.И.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы диссертации. Достижение позитивных результатов в решении проблем увеличения развиваемого напора и экономичности является важнейшим направлением совершенствования МЛН. Отмеченное, в частности, относится к погружным скважинным, а также к бесштанговым насосам для выработки малорасходных источников РТ глубокого залегания с Я5 =30-200 (список принятых сокращений и обозначений см. на стр.24).

В МЛН для отмеченного диапазона п5 по преимуществу используются ступени с центробежными РК. Накопленный ведущими отечественными и зарубежными фирмами насосостроения опыт расчётно-теоретической и опытной отработки ПЧ и ЛС позволил выйти на практически предельные показатели работоспособности и знергскавитациенных качеств МЛН. Дальнейший существенный прогресс может быть достигнут путём реализации принципиально новых решений. Одним из таких предложений допустимо полагать парадигму создания полирядных ЛМ, включая 8Н, со ступенями осевого (либо - полуосевого) типа.

Научно-обоснованная последовательность действий от эвристической идеи до её овеществления включает последовательно осуществляемые глобальные процедуры:

1) первоначальная эскизно-проектная разработка новой машины с предварительными оценками её эффективности, т.е. этап концептуального синтеза;

2) оптимизационный проектно-исследовательский КЭ на основе современного, надёжно апробированного ПП; 3) при позитивных в целом результатах предыдущих этапов - выполнение физического эксперимента.

В настоящей работе реализованы первые два этапа действий по созданию трёхрядного МЛН с параметрами, являющимися актуальными для нужд нефтедобывающих производств России, Ливии и др. стран.

Цель работы. На базе методологии системного подхода, аналитических и современных численных методов описания ГД процессов в ЛМ реализовать проектно-вычислительный КЭ для уточнённой оценки степени достоверности и обоснованности предварительного прогноза о возможности создания БН, превосходящего МЛН традиционного исполнения, т.е. центробежного НС, по уровням приведенной удельной напорности Н/ и полезно используемой секундной энергии А' .

Основные задачи.

•Осуществить оптимизационное проектирование и обосновать научно-практическую целесообразность создания БМ малой быстроходности.

«Установить особенности рабочего процесса и возможности повышения энергетической эффективности SM.

еНа основе КЭ изучить гидродинамические свойства течений в SH при их сопоставлении с обтеканием РО центробежного НС, спроектированного и исследованного для одних и тех же с SH технических и режимных параметров.

•Провести углублённый аналитический анализ условий гладкого обтекания лопастей РК, лопаток НА и обводов ПЧ в новом насосе.

Научная новизна. На основе аналитических исследований и КЭ впервые: получены форсированные по Я, и оптимизированные по 7 геометрические формы и параметры ПЧ и РО трёхрядного SH;

—т-тг „„„<;„-„.....~........... л,......,„..-4 „„„„ ..„ ------------

- n-lj'ttniu i vji^uwririuvii'i pa^jájjfc^witnj'ui ПЛЦ1Ш iiujüí na wiслаътгыл

поверхностях осевых ступеней SH и ступени НС с установлением принципиальных отличий в значениях Нт и составляющих гидромеханических потерь, а также в характере формирования пространственных диффузорных потоков в JIC сопоставляемых насосов;

- выведены и применены для SH квазинеобходимые условия отсутствия продольного (от контуров профилей) и поперечного (от обводов ПЧ) отрывов потока;

- комплексными расчётно-теоретическими исследованиями с частичным использованием экспериментальных данных и экспертных оценок подтверждён выдвинутый ранее тезис о принципиальной возможности значительного повышения в SH уровней Н, и 'У по отношению к НС.

Практическая ценность и использование разработок. Прикладная значимость работы определяется тем, что:

- получена гамма эскизных и отдельных более детальных проектных решений для двух- и трёхрядных SM в моно- и многоступенчатом исполнении при одно- и двухвальной схеме их функционирования;

- для номинального режима работы исследуемого трёхрядного SH и при отклонении от этого режима на ±30% по подаче даны уточнённые на базе КЭ конкретные оценки ожидаемых параметров напорности, а также анти-кавитационного и энергетического качества;

- установлено влияние основных геометрических показателей JIC SH на контролируемые показатели работоспособности и качества;

- определены пороговые значения коэффициента кинематической вязкости РТ для выполнения квазинеобходимых условий гладкого обтекания ЛС;

- основные результаты КЭ используются при выполнении госбюджетной НИР «Разработка методов структурно-параметрического синтеза при

создании конкурентоспособных гидравлических машин и систем гидропневмоавтоматики» на кафедре Гидромеханики и гидравлических машин МЭИ (ТУ).

Обоснованность и достоверность результатов определяются:

- привлечением канонических оснований теории ЯМ, отдельных и широко используемых эмпирических зависимостей и опытных данных;

- применением позитивно зарекомендовавшего себя МГИУ численного решения прямой трехмерной ГД задачи для ЛС турбомашин;

- системной реализацией многофакторного КЭ, ПП которого включает гибкую дискретную аппроксимацию соответствующей ММ;

- использованием теории ГТС и пристенной турбулентности.

гг_________л___________ „„„_________

личпыи ьпиши иигш/уи- ОЛЛК/чиси*.

- аналитический обзор литературных источников, патентов, публикаций ведущих отечественных и зарубежных фирм, отдельных авторов по состоянию, прогрессу и перспективам повышения энергетической эффективности высоконапорных МЛН на малые подачи;

- разработку ПЧ и ЛС 8Н и НС с альтернативными вариантами исполнения решеток лопастей РК и лопаток НА;

- проведение КЭ с систематизацией результатов массовых расчётов, их анализом и отбором наиболее предпочтительных модификаций ЛС;

- результаты расчетного исследования возможности гладкого обтекания РО БН в зависимости от градиентов давления, баланса ГД сил и вязкости РТ;

- достижение цели исследования как итоговое обоснование возможности получения в БН более высоких, чем в НС, уровней Н1 и ?7 при удовлетворении ограничениям надсистемного характера.

На защиту выносятся следующие положения: «обоснование научно-практической значимости исходной парадигмы полирядности РО для МЛН малой быстроходности;

•эскизно-проектные решения для двух- и трёхрядных БМ в одно- и многоступенчатом исполнении, при одно- и двухвальном приводе; •постановка и методика реализации КЭ; •результирующие показатели Н1 и БН, НС и ЛВН; •установленные на основе выполненного КЭ характерные свойства пространственных распределений ГД функций в ступенях БН и НС; •результаты численного анализа условий гладкого обтекания РО БН; •итоговый тезис о принципиальной достижимости в БН при прочих равных условиях существенно более высоких, чем в НС, показателей Н , и Т].

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на

- заседаниях кафедры гидромеханики и гидравлических машин МЭИ, Москва, 2005 - 2008г.г.;

- Всероссийских студенческих НТК «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика», Москва, МГТУ, 2005, 2007г.; МЭИ, 2006г.;

-Международных НТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», МЭИ, Москва, 2005 - 2007 г.г.;

- Международной НТ и НМК «Гидрогазодинамика, гидравлические машины и гидропневмосистемы», МЭИ, Москва, 2006 г.;

- Международной НТК «ECOPUMP.RU' 2007. Эффективность и эколо-тми!:тп.'лт1; насосного оборудования», КЗЦ «Сокольники», ЗУ^осква, 2007 г

-научном семинаре по теме диссертационной работы в ОАО «ОКБ БН КОННАС», г. Москва, март, 2008 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы: одна статья, один доклад, 6 тезисов докладов.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 223 страницах и включает титульный лист, оглавление, список основных обозначений и сокращений, введение, четыре главы основного содержания работы, заключение, список литературы (119 позиций), иллюстрации (67 рис.), таблицы (18), приложение (12 стр. с илл.).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Введение, Общая характеристика работы. Обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы её цель и основные задачи, научная новизна и практическая ценность работы. Определены обоснованность и достоверность результатов и выделен личный вклад автора.

Глава 1. Дан анализ развития, современного состояния и способов дальнейшего повышения энергетической эффективности МЛН, главным образом, для нужд нефтедобывающих производств при эксплуатации малодебитных скважин.

Отмечен выдающийся основополагающий вклад российских и иностранных научно-технических школ и отдельных учёных и специалистов в дело создания и совершенствования насостроения.

Рассмотрены современные проектно-конструкторские решения для активной части высоконапорных МЛН на малые подачи. Отмечены их преимущества и недостатки при усложнённых условиях работы. Анализ

выходных показателей ступеней ряда ведущих мировых фирм по производству ЭЦН (в т.ч. российских) на номинальную подачу <2р ~ 60 м 3/суг. и при диаметре корпуса насоса ^»100мм показал следующие, достигнутые ими на рубеже XX - XXI в.в., уровни: напор Нс =3,6-5,4а! , кпд 11с =0,44-0,52.

Представлен аналитический обзор известных инновационных решений и подходов к повышению энергетической эффективности ЭЦН с центробежными ступенями малой быстроходности, предложенных в сравнительно недавнее время специалистами из ООО «Борец», ЗАО «Новомет Пермь», СПб ГПУ, МЭИ (ТУ) и др. Однако сохранение в целом форм ПЧ и конструктивных решений, характерных для центробежных ступеней приводит и к сохранению в значительной мере их известных р^^^о^т^т^'^и пп^та^ точно детально освещенных в литературе и в данном обзоре. Итогом явилось заключение, что для дальнейшего существенного повышения напорно-энергетической эффективности малорасходных МЛН требуются принципиально новые решения.

В связи с ключевой ролью в настоящей работе КЭ, в сжатой форме изложено современное состояние, возможности и основные трудности ГД расчета течений в ступенях МЛН на малые подачи. Здесь дополнительные сложности при описании турбулентных движений РТ, заключаются в их диффузорном характере и в вынужденной необходимости моделирования лишь на основе полуэмпирических методов. Непреодоленные до настоящего времени затруднения, несмотря на практически неограниченные вычислительные возможности компьютерной техники, возникают при формализации условий возникновения и дальнейшего развития зон возвратных течений. Тем не менее, при ограничении режимами, близкими к оптимальным, можно ожидать, что для качественно отработанной в ГД отношении ПЧ отрывные явления если и существуют, то локализованы в её малых подобластях. Для таких течений допустимы к применению разработанные за последние десятилетия и хорошо апробированные трёхмерные расчётные методы с упрощённым учетом негативных проявлений попятных движений РТ.

В наиболее существенных чертах обсуждены используемые в настоящее время трёхмерные стационарные и нестационарные ММ решения ГД задач, а также методы их численной реализации. Более детально изложено существо разработанного в своё время в МЭИ МГИУ, а также особенности формирования и результаты действия соответствующего ГШ. Дано обоснование применения в настоящей работе МГИУ в принципе и возможности его использования в усечённом виде: с расчётом потенциального пространствен-

ного ядра потока при учёте реальных свойств РТ в пределах ПрС. Такая расчётная процедура была принята, с одной стороны, по причине достаточно полного учёта в данном ПП специфических особенностей течений в J1C, а с другой - из-за необходимости проведения обработки и систематизации обширных результатов многовариантных вычислительных работ в ограниченных временных рамках. Этот выбор, как показали последующие разработки, вполне себя оправдал и позволил аргументировано обосновать возможность достижения высоких выходных показателей в SH.

Глава 2. В качестве перспективной альтернативы в решении задачи повышения плотности полезно используемой энергии принят предложенный ранее Г. М. Моргуновым принцип полирядности компоновки ступеней осевых N'IJIH с одно-, либо двукратным инвертированием меридианного потока. Описан этап концептуального синтеза SH при сопоставлении ожидаемых для них выходных показателей с таковыми для НС при одинаковых осерадиальных габаритах ПЧ. Качественно обоснована целесообразность реализации идеи полирядности для JIM и непротиворечивость суждения о достижимости в таких машинах повышенного уровня энергетической эффективности.

Рис.2.1 .Наложение меридианных Рис,2.2.Диаграмма теоретических

проекций трёхрядного 5Н и НС. напоров для ЭН Нге и НС -> НТ(

На рис.2 Л схематично представлено наложение меридианных проекций ПЧ ступеней НС и трёхрядного 8Н, а на рис.2.2 - диаграмма текущего изменения Нп (' = 3; ? = 0 #С |, условно-линеинош, и их результирующих значений #7С;, отмеченых на оси Нт0. Предполагается, что при =

\ 1

нсШзн к

Я

?

и 'к — А $ Ли,-

^ г ж

\ $ ж

N > $ /ТЧ

* А ж

'л \ V К N Ш 1_

Рис.2.3. Контролируемые виды КПД для БНкНС величиной 52 51 5| II,,,,,.....\,,/..!Ы

выдержаны

примерные

■0,7г0 ,г3 ~0,5/-0.

соотношения Наблюдаем

принципиальную тенденцию к обеспечению «сильного» неравенства НТ5 > Нтсо. На Рис.2.3 приведена диаграмма изначально

прогнозируемых уровней гидра-влических, внутренних механических (только для НС) и полных потерь в рассматриваемых ступенях, выраженных через соответствующие кпд. 20 Прогноз основан на известных опытных данных, 10 полуэмпирических и основополагающих теоре-0 ткчсских зависимостях. 3 итоге для ступеней БН на номинальной подаче ожидается повышенная энергетическая эффективность, выраженная

55 47 <"

ПЧ И РО Р3

'68 17 67 31 275у 30 22 4654 5313 38 -<М<5

Рис. 2.4. Трёхрядная многоступенчатая ЗМ для жидкости

Рассмотрены отдельные эскизно-проектные решения дзух- и трёхрядных БМ в одно- и многоступенчатом исполнении для работы в нагнетательном и двигательном режимах на жидкостях и газах при одно- и двухвальном приводе. На Рис.2.4 в качестве примера представлено одно из таких решений для трёхрядкой многоступенчатой БМ для жидкостей. Основные элементы конструцни: 18 - вал; 23 - врашаемая гильза; 10, 11 - наружная и опорная корпусные гильзы; 15-17 и 26-28 - лопасти РК и лопатки НА первого, второго и третьего рядов ступеней соответственно; 32,35 - П-образные колена инверсии и обращения РТ.

Детально изложен рабочий процесс БМ. Для БН уравнения баланса мощностей при одновальном приводе имеют вид:

ы1,м=Рёдн\ (2.1)

!=1

И П

Л = Н1У(т{Нс1/^), Я = У , Ч=ПыП.М*п > « = 1л2лЗ ; (2.2)

И (=1

■ Гу=2тг(гии)у,; = Ш (2.3)

Здесь, помимо общепринятых или отмеченных в списке, использованы обозначения: 7л = 1!с<'(^сг+ ') и ЛЯ* - гидравлический кпд и соответствующие потери напора вне активной части г - го ряда.

Дана предварительная оценка наибольших уровней повышения напорности, а также Ц для двух- и трёхрядных БМ. На данном концептуальном этапе разработки, сопоставление с осевыми однорядными и центробежными ЛМ малой быстроходности, основанное на рационально установленных значениях средних диаметров РО рядов О^ IВ¡^ ~0,72, 1>г=3 /£);=1 «0,43, известной зависимости НТ от £>¡,6) при фиксированном относительном коэффициенте момента скорости кы1 = кр( / , показало, что в БМ допустимо ожидать увеличения напорности примерно в 1,5 раза при п- 2 и в 1,7 раз при и = 3 для одновального привода. В случае двухвальной схемы работы 8М с отношениями частот вращения вала 18 и гильзы 23 из диапазона 2,0-2,5 данный параметр может быть повышен « в 2,1-2,4 раза. Превышение полного кпд БН над НС оценивается значениями Д т] * 5 + 7% (см. также рис.2.3).

Глава 3. Изложено существо и основные результаты проектно-исследо-вательского КЭ для БН на низкие подачи с уточнением прогнозируемых уровней его показателей. КЭ рассматривается как промежуточный этап разработки между стадиями концептуального синтеза инновационного объекта и физического эксперимента.

Конкретными объектами анализа и синтеза явились трёхрядный осевой МЛН-^БН и центробежный МЛН->НС с расчётными параметрами со = 305с" ,0р - 7.10 м V. Кратко описана постановка КЭ, предполагавшая, в частности, предварительное многовариантное проектирование ПЧ и ЛС на базе принятого ГШ с отбором наиболее предпочтительных по показателю назначения - развиваемому Нт, - их форм для последующего более детального исследования. Принятые в качестве основных объектов дальнейшего изучения меридианные проекции 1ТЧ и конформные отображения средних профилей ЛС ступеней (лопасти РК,. и лопатки НА-

для всех рядов: Р0-НС, Р,~5Н, ¡' = 1,2,3, - приняты цилиндрическими) показаны для НС на рис. 3.1 - 3.3. Для удобства изложения, единственный ряд ступеней в НС обозначен как Р0. Профили лопаток НА;- БН были получены из вариантов профилей для РК;., с

г».

га

|=0л1л2лЗ. у *

ЩШШШГ,}! г,

4 ^ЗУ^ЧУХ'^ЧЧЧ*^

3_L ! Ш1

Рис.3.1.Меридианные проекции ПЧ ступеней НС - а) , ЗН - б); > а.

,ит2 а, = 6,8° Х^,мм

Х3,мм

(I

\ /Л Л

I н5^ — / 1 ■

Ои1._!°т1

а о

Рис.3.2.Конформные отображения средних профилей РК -а) и лопаток НА - б) для НС,

»Х^ ,мм

^ 2,= 10,3 мм Р,= 11,1е Р2= 40,3°

ю.Змм р = 11,3е р = бо,о°

х1-мм . 2з=13мм р,= 10,0° Р = 75,0'

Х3,мм

большими, по сравнению с указанными на рис. 3.3, значениями выходных углов, зеркальным отображением относительно оси .

Наиболее существенные результаты КЭ по этапам оптимизационного проектирования РО ступеней БН и НС и уточнённой оценки их энергетических и антикавитационных показателей на номинальном режиме работы представлены в сводной таблице 3.1.

Параметры формы и энергетические показатели вН, НС, ЛВН / расчета, режим /. Табл.3.1.

Насос 8И НС лвп

Ряд г * 3 Рз Р2 р т> хо Р Р+

РО РК НА РК НА РК НА РК НА РК НА

Геометрические параметры рабочих органов

тит2 8 9 9 10 14 15 15 16 6 7 -

г, ММ 17,5 17,5 17,5 17,5 28,5 28,5 40 40 39,5 39,8 40 50

Ь, мм 5 5 5 5 с 5 4 4 4 4

2,,г2 >мм 13 13 13 13 10,3 103 10,3 103 4 4,5

¡Зх,ах, град. 10 10 10 10 11,3 11,3 11,1 11,1 18 6,8

/?2,«2,град. 75 90 75 90 60 75 40,3 40,3 35 92,3

иг 1,45 1.37 1,63 1,52 1,48 1,45 1,46 1,56 1,42 1,49 I

Показатели работоспособности и качеств лопастных систем

Г.,лг!с 0,04 0,80 0,04 0,47 0,12 1,20 0,52 2,08 0,0 1,43

Г0,.и1/с 0,76 0,73 0,43 0,44 1,08 1.06 1,56 -1,6 1,43 137

Ятс,м 7,37 2,15 5,30 7,80 6,92

А„.,м 1,62 - 0,55 _ 1.09 - 134 - 1,01

К»"''« 3,7 4,6 3,5 4,3 1,9 2,7 1,8 2,3 1,4 1,6

5,8 2,3 4,4 2,1 8,5 3,3 13,4 3,6 4,5 1,8

К 3,4 2,6 3,0 2,5 10,1 2,5 11,6 3,1 13,7 6,4 -

К>К'А 5,4 4,4 4,7 3,8 2,4 3,0 2,1 1,6 20,5

л,% 7,1 5,4 7,3 5,9 5,7 3,2 4,7 1,8 5,1 4,0

Т]ГС>% 55,3 58,5 56,7 54,0 61,5

55,3 58,5 56,7 54,0 48,9

Нс, м 4,07 1,26 3,0 4,22 4,46

п* 195 235 120 100 90

Итоговые энергетические показатели насосов

Ъс, мм 30 30 25 25 25 93 93

Дс 9,01 2,79 7,97 11,2 12,2 2,8 16,5

21,97/28,19 12,2 19,3

н | 1,80/2,31 1,14/ 1,46

Чг .% 55,6 60,8 28,0

V ,% 53,4 47,4 27,0

Дт? ,% 6,0 26,4

В двух крайних правых столбцах для справки приведены экспериментальные показатели двухрядного (Р_,Р+) ЛВН по данным из известной монографии А.И. Голубева. Здесь, помимо общепринятых, либо указанных в списке, или ясных из рисунков обозначений, отмечены (нижний индекс I опущен): Р.'- третий внутренний ряд ступеней (;' = 3) с удвоенной частотой вращения;

=с0Ягс,<т0- коэффициент кавитации РК. коэффициенты /¡¿Л Д. определялись в ПП; Ь.н, й, - вычислялись по известным полу - и эмпирическим зависимостям с учётом имеющихся рекомендаций. Коэффициент п5 рассчитан по Яс. В строке Н, числитель - приведенная удельная напорность при щ - со, а знаменатель - то же, но при а\=2со (см. рис. 3.16); в строке Я дано отношение Н, для БН к /7; для НС и ЛВН, причём числитель соответствует с\ = со, знаменатель значению а\~2со. Гидравлический и полный кпд ступеней (для ЗН и НС - прогнозные величины) рассчитаны по выражениям

*2

Т1 с,о о ' ?ге>0 = 1~ + + + (3-1)

2

'7Г,; = (Кл+Кп+Ка+Кп+Ь ) (3.2)

7=1

для НС (¡=0 ) и БН (г = 1,2,3) соответственно;у = 1-ЛС РК,., у = 2-ЛС НА,. Полные кпд цт и 1] сопоставляемых насосов учитывают дополнительные потери вне их активной части. Опуская детали, в целом можно констатировать, что:

-подтверждено ожидаемое превосходство БН над НС по напорности и кпд, заявленные в гл. 2 (см. табл. 3.1, столбец НС, строки Я, ц, Д7); -по отношению к ЛВН при сопоставимых значениях Н, и Н для едновального привода а, = со энергетическая эффективность БН почти вдвое выше (см. табл. 3.1, столбец ЛВН, строки от Н1 до Дг}).

Исследованы общие закономерности и характер пространственных распределений относительных (в РК) й> и абсолютных (в НА) 5 скоростей, коэффициента давления р и напряжений трения в РО БН и НС в диапазоне подач (5^9)-1СГ4лгс-;. Характерный вид эпюр р ,т„ показан

на рис. 3.4-3.6 для среднего профиля лопастей РК, и на рис. 3.7-3.9 - .для НА, (г = 0,3) при ()р. Здесь (+) - рабочая, а (-) - тыльная стороны профилей, ? -нормированная на единицу длина меридианной проекции профиля от входа

I = 0 к выходу из решетки (с учётом ближнего следа). Наблюдается высокий

уровень скоростей на стороне (-) всех профилей БН в интервале !

».И'С 12

- !

• 'о —А ^_2

Л

........1_____ 1 ...... . .. 1. Т Г "V,

Т о,« о,« 0,4 од г

0,2 0.4 0.6 0,8 Г

ч-,--- (+)

1111 1 III

0.8 0,6 0,4 0.2 С „•ю-г.н-м-2 0.2 0,4 0.« 0,8 г

("> ¡к /А

' 0,8 0,6 0,4 0,2 0 .м-с"1 0,2 0,4 0,6 0.$ 3

/ у/

1 0,8 0,« 0,4 0,2 0 0,2 0,4 0,6

Ряс.3.4. Эпюры IV на профилях в средних по ширине сечениях лопастей РК БН и НС.

Рис.3.5. Эпюры р на профилях в средних по ширине сечениях лопастей РК БН и НС.

Рис. 3.6-. Эпюры Гуу на профилях в средних по ширине сечениях лопастей РК БН и НС.

Рис. 3.7. Эпюры и на профилях в средних по ширине сечениях лопаток НА 5Н и НС.

я [0 ч-0,3] ^. На стороне (+) этот уровень ниже, однако в диапазоне » [0 ч- о, 2] У также, как и для (-), имеет место достаточно интенсивное снижение скоростей. Для р в указанном диапазоне I, естественно, формируются

Рис.3.8.Эпюры р на профилях в средних по ширине сечениях лопаток НА 8Н и НС

Г 0,8 0.6 0,4 0,2 0 г ______1. Д--1--- 0,2 0,4 0.6 0,8 Г

10~г, Н'М-2

(+) <-) X// а

-Т-АЗ; к1

Рис.3.9.Эпюры на профилях в средних по ширине сечениях лопаток НА ЭНиНС

Г 0.8 0,6 0,4 ОД

0.2 0.4 0,6 0,8 Г

эпюры противоположного вида. Распределения положительно

коррелируют с \v\zu. Изложенное вполне согласуется с существом рабочего процесса в насосах осевого типа. Из рис. 3.5, 3.8 следует, что течение в РО НС также является диффузорным (ряд ступеней Ра), причём особо - для РК к выходу из ЛС( см. рис. 3.5).

Многофакторное изучение в рамках КЭ работы трёхрядного БН (имеющего наибольший диаметр ПЧ 84.и.«) в отмеченном ранее диапазоне подач позволило построить прогнозные рабочие характеристики ступеней нового насоса (рис. 3.10) и сопоставить их с таковыми для ступеней центробежного (Ц) и центробежно-осевого (ЦО) МЛН, разработанных в ЗАО «Новомет-Пермь» (рис. 3.11). Сравнение показало, что при б = £?/> допустимо ожидать повышения напорности по отношению к Ц МЛН « на 40 % и 80 % при — со и о, =2т, а в случае ЦО МЛН » на 20 % и 50 % при о\ - о) и й.1 = 2о> соответственно. Увеличение Дг;с может составить * 15 %. На примере РО рядов Рх, 1\ показано влияние геометрических форм и параметров профилей ЛС, в частности, углов Д л а2 выходных кромок на распределение скоростей и значения отдельных контролируемых интегральных показателей. Так, увеличениеД на 3,6° повысило Нк ступени ряда Р^ »на 3 %. Изучена возможность использования решёток бипланов с целью дальнейшей интенсификации полей полезно используемой энергии. Результаты соответствующего подэтапа КЭ не выявили преимуществ этих решёток перед соответствующими системами монопланов.

во{ 11 -

55 у 1С -

Кг э!-| I 45-1 б{-

4,-г-

3

11 о-ю'л.«

К, Вт

' 5 11 (МО'.Ак ___.. ¡^.ВТ .

"к ч/ГК V»

I

-50

11 О'Ю'Ав

156 ■130 ■110

Л' 7^9., 11 О-Ю'Л» -1-1-1ГС

вн, (5, = И

цовдн

50

40"

30

11 СИ04,Ак

1 \ 1 *•

,Нс -ЭН Ш|= —и млн

' 1 1 -а—,

СМО.йи

еот ц

>

—гаи, —цомп

в 7 ,н' 9о-ю%ь11

Ж

.>+-----

-вН, ю,'= 2ш -—и МЛН

5 7 Г

СИ0',Аа

Рис.3.Ш.Прогнозные рабочие Рис. 3.11.Сопоставление рабочих

характеристики ступеней БН и ЗН в целом характеристик ступеней Ц V ЦО МЛН. с 8Н на длине М = 25 мм в цеЛом ка длине А2 = 25 мм

Глава 4 посвящена дальнейшей детализации гидродинамических процессов в осевых ступенях трёхрядного БН. Констатируется, что наличие высоких по модулю градиентов скоростей и давлений диффузорного вида в зонах входных участков указывают на вероятность их отрывного обтекания. Такой

отрыв, происходящий вдоль контура профиля лопастей РК, либо лопаток НА, назван продольным отрывом.

Кроме того, при определённых соотношениях между проекциями гидродинамических сил на радиальное направление могут формироваться подобласти поперечных движений РТ на обводах ЛС РК осевых насосов, особенно развитые на выходе из ЛС при частичных подачах и связанные с резким оттеснением ядра потока от внутреннего (нижнего) обвода к внешнему (верхнему) 5~. Данный вид отрывного обтекания в своей начальной стадии развивается в направлении нормали к обводу, и может быть назван поперечным отрывом.

Известны непреодолённые трудности достаточно адекватного действительности описания таких течений. Отмеченное имеет место несмотря на колоссальные возможности современной компьютерной техники. По этой причине Г.М. Моргуновым в упрощенной двумерной постановке были установлены квазинеобходимые (но не достаточные) условия гладкого обтекания твёрдой поверхности малой кривизны. Применение е данной работе таких условий повысило обоснованность и достоверность выводов о качествах полирядных БН.

Термин «квазинеобходимое» условие означает, что если это условие не удовлетворяется, то, скорее всего, отрыв происходит. В противном случае -требуется дополнительный, уточнённый анализ данного явления.

Расчётные схемы, поясняющие вывод искомого условия для продольного отрыва, показаны на рис. 4.1. На рис. 4.1 изображены фрагменты входного участка профиля лопасти г'-го ряда РК или лопатки НА в её среднем сечении, качественный вид эпюр и'ло = о0 на границе 8 ПС с тыльной стороны (-) этого участка и принятый способ их линеаризации между т.1 - вдали от зоны

и.=и

а

б

5

г

Рис.4.1 .Расчетные схемы к выводу квазинеобходимого условия (4.!) для РК -а),б) к НА -в),г).

возможного отрыва и т.2 - за виртуальной точкой отрыва 5, + Л», где вариация Л, >0. Интервал контура между т.т.1,2 определен по наибольшей интенсивности снижения скорости, а линеаризация эпюр ^о введена для получения искомого условия в аналитическом виде. Введена локальная биортогональная система координат 5, П. Стрелками отмечены направления действия проекций на 5 и п сил давления.

В рамках классического подхода к исследованию ПС получена полиномиальная зависимость четвертой степени продольной скорости от текущей высоты п в предотрывной зоне (т. 3' на рис. 4.1 - вблизи экстремума Э уд/йу ) с неизвестным параметром д - толщины ПС. Для определения этого параметра в точке * (я =5», 3 = 3,, см. рис. 4.1), расположенной в непосредственной близости к точке (я, + £$„), использован эмпирический метод Л.Г. Лойцянского для расчёта турбулентного ПС с заданным распределением давления р0 во внешнем потоке. Следующим шагом явилось привлечение балансового соотношения сил на стенке при 5 = ^ и / Зл|п_о»0. В итоге было получено квазинеобходимое условие отсутствия продольного отрыва в виде

Рв.г > V' Ъ-г =12у 1 &2 ' *У = / « = > и = 0 , (4.1)

где ¥в Т и Тр' - силы от вязкого трения и продольного градиента давления, Ц) = VI' (для РК) л иг)~ и (для НА) - скорость внешнего потока при п = ¿>, , определённая по ПП. Из неравенства (4.1) следует: для отсутствия продольного отрыва необходимо, по крайней мере, чтобы в непосредственной близости от точки возможного начала попятного движения на контуре профиля сила от молекулярной вяжости на нём, пропорциональная неотрицательной второй производной с2иг/8п2\^ превосходила силу от положительного продольного градиента давления во внешнем потоке.

Квазинеобходимое условие отсутствия поперечного отрыва от осесимметричных обводов Б* РК БН следует из общего уравнения баланса количества движения во вращающейся с постоянными угловыми скоростями а да, системе координат для его проекции на радиальное направление. Схематичные представления радиальных усилий, а также актуальных зон их действия 5 £ [г-, ж +], показаны на рис. 4.2.

Рис.4.2.Схема радиальных усилий на обводах Р, и кинематика потока на развертке обвода Sf=] Р,.

Баланс сил записан в виде (индекс i опущен) Fx + F2+ Fax = 0, Fj = FK + Fp+ FUje + Fre, F2=Fif(0 + sgn Fx = -sgn F2, FaK =-(vn(dun/dn) + ws(dv„ /ds)), vn = wn, nj]/-, (4.2)

где Fx и F2 - суммы сил предотвращающих отрыв и способствующих ему; vn - поперечная скорость, a Ws - проекция w на направление s во внешней части двумерного ПС [/¡S,J], ns - зевая виртуальная граница этой части; 5 - след средней линии тока для межлопастного канала на обводе S+ (см. рис. 4.26, где s = ss - виртуальная точка начала возможного поперечного отрыва), Далее записаны силы: FK =-2cows cos/Jg\ Fp = -p~x dp / on; FUe=v82vn/8n2 и FTe =vTe(c2un/Зп2) - без учёта малого слагаемого, связанного с кривизной S+, vTe - кинематический

2 1 2 т

коэффициент турбулентной вязкости; Fzf (!) = а> г ; Flf S = щ cos Pg / ; Fa K - сила от конвективного ускорения.

Квазинеобходимое услозие отсутствия поперечного отрыва получено в виде:

Fi+F2<0 э (ип (дип / on) + vs (дип / ds)) < 0, s € ." е ,<5] (4.3)

Выполнение неравенств (4.3), где Э - логическое «так что», приводит к выводу: для отсутствия начала поперечного отрыва на участках обводов S* необходимо, по крайней мере, чтобы баланс проекций гидродинамических сил на радиальное направление для внешней части

[Пц,8] ПС выполнялся при конвективном ускорении, ориентированном к стенке.

Условие (4.3) справедливо и для обводов НА, при подстановке (О{~Сд = 0. Силы Рц.со, Рц,5,Рк,Рр, входящие слагаемыми в ^ и /*2, вычисляются непосредственно, либо по результатам действия ПЛ. Определение сил Рм в и Кгв, связано с известными трудностями. Развит следующий подход. В точке и на интервале [п3,8] ПС эпюра поперечной скорости оп аппроксирована полиномом второй степени с краевыми условиями Оп ($¿,6) = д^п / дп\{$5,8) = ип5. Для диффузорного течения из уравнения неразрывности следует и'п§ > 0. Физически непротиворечиво положить, что и во всей внешней части ПС оп > 0, а при отсутствии отрыва ипд < 0 - малое по модулю число. Отсюда следует, что оП5 < 0. Тогда для второй производной и модуля среднего значения первой производной на интервале [п^, <5"] имеем

»п = 2[о„ -оп8 + о'пд{З-Пц)](о-п,у2, Щ = |(У>И -ип8)(5-п5)"! (4.4) При известной и"п определяется Рм в. Для приближенного нахождения РТв, используется теория пути смешения Л. Прандтля и качественная аналогия эпюры е[л^,<5]) с эпюрой продольной скорости на

периферийной части начального участка области смешения в плоской затопленной струе, для которой имеются надёжные экспериментальные данные. В результате для ут получено выражение

уг = /2(^-и„<у)(<5-лх)~1 , 1 = сх,х = 6с!в, 5с = а(б-Пц) (4.5)

где / - длина пути смешения; а=3, «=0,255, и с=0,0246.

По условиям (4.1) и (4.3) проведена серия расчётов обтекания ЛС с подачами О^а^бу^м^/с. При этом для алгоритма (4.2)-(4.5) приближенно, но с достаточным и изложенным в работе обоснованием полагалось:

где п$, ч/ло

определены по ГШ.

Выборочные результаты расчётов по условию (4.1) в виде зависимостей Рв т(у) в г. г, для сторон (-) профилей при подаче {?-5-10~\к3с"' приведены на рис. 4.3. На графиках для каждого ряда РК,лНА, звёздочками отмечены точки, начиная с которых при дальнейшем увеличении молекулярной вязкости РТ условие (4.3) выполняется. Сплошные вертикальные линии с

косой подштриховкой являются граничными при одновальном приводе БН,

штриховые - при двухвальном.

а 5

Рис. 4.3. Зависимости Рв.тот V для распределенийИ'(Т) и и(1); а-РК, , б-НА, (сила Рд.т отнесена к единице количества движения). Результаты поверочных расчётов выполнимости условия (4.3) Таблица.4.1- на обводах 8' РК, Таблииа.4.2- на внутренних обводах НА,

Ряд Точка *б р (»') -ъ

Рх ^О! 3529 206 1706 2062 ■0,39 (1) 12 45

и • 2 502 2414 55 731 1752 0,07 (1) 2 -16

Ръ 1393 10 231 1255 0.10 (1) 2 -95

р; * уоз 5572 1,5 133 5386 1,50 (12) 3 0

Ряд Точка *6 Рц.О 00 Гт.в г.

Р\ *У ЛС1 2946 2508 119 (19) 325 -6

Рг Л02 2669 2339 132 (33) 1Э6 2

Рз Ч>3 2646 2451 61 (18) 136 -2

р; V 6080 5142 584 (67) 356 0

В таблицах 4.1 и 4.2 содержатся данные для РК| и НА, соответственно о значениях радиальных сил, отнесенных к единице массы, в наиболее опасных

виртуальных точках ^ = V яо3 возможного поперечного отрыва на для

* * *

выходной части ЛС РК1 и в точках ss = V яд3 на входе в ЛС НА;. Числа в

£ 'у _1

скобках - значения у-10 л; с . Видно, что, как и для продольного отрыва, наиболее опасными в отношении отрывных явлений оказались ЛС НА]. Однако, если РТ является сырая нефть с коэффициентом V, заключённым в пределах (10-НО3) с С т, то условие (4.3) будет по преимуществу удовлетворяться.

В приложение включены материалы по отдельным конструктивным проработкам 8М для различных технико-энергетических применений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Сформулируем обобщающие результаты настоящей работы.

1. Аргументирована актуальность и дана постановка научно-практической задачи повышения Ъ, и 7 МЛН малой быстроходности с возможным её позитивным решением при использовании идеи полирядности ступеней.

2. Обоснована целесообразность проведения КЭ и предпочтительность применения в процессе его выполнения предметно ориентированного ПП, реализующего алгоритм МГИУ.

3. Рассмотрена гамма эскизно-проектных решений для 8М при их функционировании на жидкости и газе. Изложено существо преобразований энергии и момента количества движения в ПЧ и ЛС 8М.

4. На концептуальном уровне получены первоначальные оценки ожидаемого увеличения в БН приведенной удельной напорности Н, в 1,5 и более раз, а также повышения полного кпд на 5+7 % по сравнению с НС.

5. Для трёхрядного 8Н на малые подачи поставлен и реализован КЭ, позволивший установить следующие новые результаты:

«возможность достижения концептуально-прогнозированного уровня приведенной удельной напорности и кпд;

«по пространственным распределениям скоростей, давления, напряжений трения в ПЧ и ЛС ступеней 5Н и НС установлены зоны наиболее опасные в отношении возникновения кавитационных и отрывных явлений; «по совокупности численных реализаций для номинального и нерасчётных режимов работы БН в диапазоне подач (5н-9).10~4 м5/с, построены внешние характеристики ступеней р. и 8Н а целом;

•из сопоставления прогнозных рабочих характеристик ступеней 8Н с экспериментальными для 1^ЦО МЛН, разработанными фирмой Новомет, сделан вывод, что в сравнении с Ц МЛН в БН на расчётном режиме достижимо преимущество по напорности на « 40 % при одновальном приводе и на » 80 % при двухвальном, а по кпд - на »15 %; в сравнении с ЦО МЛН - по напорности на ~ 20 % и 50 % при одно- и двухвальном приводе БН соответственно, по кпд также » 15 %.

• анализ качеств биплановых ЛС не выявил их преимуществ по Н, и 77 в сравнении с моноплановыми ЛС.

6. Осуществлена углублённая детализация предотрывных турбулентных течений РТ в межлопастных каналах РО каждого ряда Р,. с получением анататических кеазииеобходимых условий отсутствия продольного и поперечного отрывов.

7. Для всех Р( и SHb целом при g = 5v710"4,T<V определены граничные значения коэффициента у РТ, начиная с которых квазинеобходимые условия безотрывного обтекания Г О, SH удовлетворяются.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Ельзароок Фарадж Ахмед. Проектирование и расчётные исследования гидродинамических свойств полирядного высоконапорного насоса на малые подачи/ Моргунов Г.М., Моргунов К.Г., Ельзароок Ф.А.// «Вестник МЭИ», 2007, № б, стр. 96-105.

2. Ельзароок Фарадж Ахмед. Новые способы повышения напора ступеней секционных насосов/ Ельзароок Ф.А., Моргунов Г.М.// Тез. докл. 11-й МНТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». -М.: МЭИ, 2005, т.З, стр. 225,226.

3. Ельзароок Фарадж Ахмед. S-насосы как альтернативное решение для высоконапорных нагнетательных гидромашин малой быстроходности/ Ельзароок Ф.А., Моргунов Г.М.// Тез. докл. Международной студенческой НТК «Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика». -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005, стр. 18.

4. Ельзароок Фарадж Ахмед. Анализ особенностей рабочего процесса полирядных многоступенчатых лопастных насосов малой быстроходности/ Ельзароок Ф.А., Емельяненко A.C., Моргунов Г.М.// Тез. докл. В 3-х т. 12-й МНТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». -М.: МЭИ, 2006, т.З, стр. 247,248.

5. Ельзароок Фарадж Ахмед. Многоступенчатые S-насосы. Проектные решения и гидродинамические показатели/ Ельзароок Ф.А., Емельяненко A.C.// Труды МНТ и НМК «Гидрогазодинамика, гидравлические машины и гидрспневмосистемы». - М: МЭИ, 2006, стр. 85-88.

6. Ельзароок Фарадж Ахмед. Анализ распределений гидродинамических функций в полирядном многоступенчатом насосе/ Ельзароок Ф. А., Моргунов Г.М.// Тез. докл. Всероссийской студенческой НТК «Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика». —М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007,стр. 15,16.

Список принятых сокращений и обозначений.

ГД - гидродинамическая (задача и др.); КЭ - компьютерный эксперимент; ЛВН - лабиринтно-винтовой насос; ЛМ, ЛС - лопастная (лопаточная) машина, система; МГЙУ; МЛН'; ММ - метод граничных интегральных уравнений; многоступенчатый лопастной насос; математическая модель; НА - направляющий аппарат; НС - насос сравнения; ПП - программный продукт; ПрС, ПС - пристеночный, пограничный слой; ПЧ - проточная часть; РК, РО, РТ - рабочее колесо, органы, тело; Ц, ЦО - центробежный, центробежно-осевой МЛН; 5М, БН - полирядная(ый) ЛМ. насос: О; - диаметр; средний диаметр г-го ряда ступеней

(¡=03);

трения и градиента давления вдоль контура профиля 5; радиальные составляющие сил на от кориолисова ускорения, градиента дазления, молекулярной и турбулентной вязкости, центростремительного ускорения вращения и движения вдоль ; ' Н; Н,., Нг- напор; напор ступени, теоретический напор;

Н, - приведенная удельная напорность: т.е. напор, отнесенный к единице осевой дойны ПЧ и приведенный к О = 1 м и п = \Гц;

М. М'лК, К'- полезно используемые и

подведенные момент или мощность;

Р, -1 -й ряд ступеней; (г = 0,3);

д: ()р- подача (расход); расчётная (номинальная)

подача;

5," - внутренний и внешний обводы ПЧ I -га ряда; Г, ,Г0 - циркуляция скорости на входе в ЛС, развиваемая ЛС каждого ряда; е,-- вылет лопасти РКг-, лопатки НА(.;

1гк,Ид,/¡о, А , й^, й • коэффициенты потерь концевых,

трения о лопасти (лопатки), обводы, щелевых (для БН), дисковых (для НС); экспертная оценка неучтённых расчётами потерь;

кк1. - кавитацмонный параметр Тома;

Подписано в печать '

кш- приведенный коэффициент момента скорости / -го ряда РО; Т, ? - густота, шаг решётки; т1л2> -числ0 лопастей РК;, лопаток НА{; ступеней в i -том ряду; п - частота вращения или число рядов; «у -коэффициент быстроходности или левая граница внешней части ПС; р, р- давление; коэффициент давления; г; г* - радиус; средний радиус ЛС г-го ряда; радиус обвода ; (.V, г\ - биортогональная система координат в

двумерном ПС;

точки в непосредственной близости к зоне отрыва;

и, о, \у - переносная, абсолютная, относительная скорости; ит, ,ип,о3,и0- меридианная, окружная поперечная (по п), продольная (по ^) в ПС, продольная во внешнем потоке составляющие и (для НА; для РК - замена и на и-');

■ значения о при п = п ,\п = 8\

П 5

осевая координата, длина: ступени, лопасти РК. или лопатки НА.; /г1л2,а|д2- углы входных, выходных кромок лопастей РК. или лопаток НА.;

I 1

д - толщина ПС;

потери напора в ступени;

кпд ступени; кпд гидравлический, объёмный, механический, внутренний механический (для НС); у,уг - кинематический коэффициент

молекулярной и турбулентной вязкости;

и0- коэффициент кавитации РК;

Ту,- напряжение трения;

о - угловая скорость вращения;

(+), (•) - рабочая, тыльная стороны профилей;

V; а ; э- «и», «или», «так что»;

е-принадлежит.

О ,и с ПЯ ПО

Т,Ъ ,7.

С 1 л 2

Зак.^ .Тир. №0 . П.л. ДЛ Полиграфический центр МЭИ (ТУ), Красноказарменная ул., д. 13.

Список основных обозначений и сокращений.

ВВЕДЕНИЕ. Общая характеристика работы.

1 .СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ЛОПАСТНЫХ НАСОСОВ - МЛН МАЛОЙ БЫСТРОХОДНОСТИ.

1.1 .Специфические особенности исполнения и функционирования МЛН для эксплуатации малодебитных скважин.

1.2 Достигнутый уровень показателей работоспособности и энергетических качеств секционных ЭЦН.

1.3.Инновационные подходы к повышению энергетической эффективности МЛН.

1.4 Основные методы расчёта и оптимизационного проектирования ступеней МЛН.

1.5. Математическая модель и алгоритм численного решения трёхмерных гидродинамических задач в используемом для реализации компьютерного эксперимента — КЭ программном продукте.

Актуальность темы диссертации. Достижение позитивных результатов в решении проблем увеличения развиваемого напора и экономичности, наряду с повышением надёжности, срока службы и технической готовности, является важнейшим направлением совершенствования многоступенчатых лопастных насосов (МЛН) в энергетике, водоснабжении, нефтедобывающих, нефтехимических и в др. производствах. Отмеченное, в частности, относится к мощным питательным насосам для ТЭС, АЭС, судовых энергоустановок, шахтным, погружным скважинным, а также к бесштанговым насосам с коэффициентами быстроходности ns «30->200 для выработки малорасходных источников рабочего тела (РТ) глубокого залегания.

В МЛН для отмеченного диапазона п5 по преимуществу используются ступени с центробежными, иногда — диагональными, рабочими колёсами РК. Накопленный ведущими отечественными и зарубежными фирмами насосостроения в течение ряда десятилетий опыт расчётно-теоретической, проектно-конструкторской технологической, вычислительно-компьютерной и физической отработки проточных частей (ПЧ) и лопастных систем (ЛС) рабочих органов (РО), совместно с основными уплотнительными и несущими узлами, позволили выйти на практически предельные показатели работоспособности и энергокавитационных качеств МЛН.

Дальнейший существенный прогресс в данной предметной области исследования может быть достигнут путём всесторонне обусловленной реализации принципиально новых - инновационных решений. Одним из таких предложений допустимо полагать парадигму создания полирядных лопастных машин (SM), включая насосы (SH), со ступенями осевого (либо — полуосевого) типа.

Естественная, научно-обоснованная совокупность действий от эвристической идеи до её овеществления включает следующие последовательно осуществляемые глобальные процедуры:

•оптимизационные проектно-исследовательские разработки с параллельным анализом специфики рабочего процесса машины и предварительными оценками её эффективности;

•постановку и проведение многопараметрического компьютерного эксперимента (КЭ) на основе современного, надёжно апробированного программного продукта (ГШ), т.е с применением эффективных методов вычислительной гидромеханики;

•при позитивных в целом результатах предыдущих действий — выполнение физического эксперимента.

Настоящая диссертационная работа включает содержание научно-исследовательских и проектных разработок по реализации двух первых из отмеченных этапов создания трёхрядного МЛН на параметры, являющиеся, в частности, актуальными для нужд нефтедобывающих производств России, Ливии и др. стран.

Цель работы. На базе методологии системного проектирования и исследования, аналитических и современных численных методов описания гидродинамических процессов в лопастных машинах реализовать проектно-вычислительный КЭ для уточнённой оценки степени достоверности и обоснованности предварительного прогноза о возможности создания SH, превосходящего МЛН традиционного исполнения по уровням приведённой удельной напорности Hi и полезно используемой энергии N. Основные задачи.

•Осуществить оптимизационное проектирование и обосновать научно-практическую целесообразность создания полирядных лопастных машин малой быстроходности.

•Установить особенности рабочего процесса и возможности повышения энергетической эффективности гидромашин с полирядными проточными частями.

•На основе КЭ изучить гидродинамические свойства течений в SH при их сопоставлении с обтеканием рабочих органов центробежного МЛН сравнения (НС), спроектированного и исследованного для одних и тех же с SH технических и режимных исходных данных.

•Провести углублённый аналитический анализ условий гладкого обтекания лопастей РК и лопаток направляющих аппаратов (НА), а также обводов проточной части в новом насосе.

Научная новизна. На основе аналитических исследований и КЭ впервые

-получены форсированные по Hi и оптимизированные по энергокавита-ционным показателям качества г/, геометрические формы и параметры ПЧ и РО трёхрядного SH;

-изучены гидродинамические особенности распределения скоростей, давления и напряжений трения на обтекаемых поверхностях осевых ступеней SH и ступени НС (с центробежным РК и осерадиальным НА) с установлением принципиальных отличий в значениях теоретических напоров и составляющих гидромеханических потерь, а также в характере формирования пространственных диффузорных потоков в лопастных (для РК) и лопаточных (для НА) системах (JIC) сопоставляемых насосов;

-выведены и применены для установления возможности гладкого обтекания JIC «квазинеобходимые» условия отсутствия продольного (от контуров профилей) и поперечного (от обводов ПЧ) отрывов потока;

-комплексными расчётно-теоретическими исследованиями с частичным использованием экспериментальных данных и экспертных оценок подтверждён выдвинутый ранее в известных предыдущих публикациях по данной теме тезис о принципиальной возможности значительного повышения в SH уровней Hi и г/ по отношению к НС.

Практическая ценность и использование разработок. Прикладная значимость работы определяется тем, что

-получена гамма эскизных и отдельных более детальных проектных решений для двух- и трёхрядных SM в моно- и многоступенчатом исполнении при одно- и двухвальной схеме их функционирования;

-для номинального режима работы исследуемого трёхрядного SH и при отклонении от этого режима на ±30% по подаче даны уточнённые на базе КЭ конкретные оценки ожидаемых параметров напорности, а также антикавитационного и энергетического качества; -установлено влияние основных геометрических показателей JIC SH на контролируемые показатели работоспособности и качества;

-определена зависимость прогноза безотрывного обтекания JIC от вязкости рабочего тела (РТ);

-основные результаты КЭ и первые проектные решения SM используются при выполнении госбюджетной НИР «Разработка методов структурно-параметрического синтеза при создании конкурентоспособных гидравлических машин и систем гидропневмоавтоматики» на кафедре Гидромеханики и гидравлических машин МЭИ (ТУ). Обоснованность и достоверность результатов определяются:

-привлечением канонических оснований теории лопастных гидромашин, отдельных и широко используемых в насосостроении эмпирических зависимостей и опытных данных;

-применением позитивно зарекомендовавшего себя метода граничных интегральных уравнений численного решения прямой пространственной гидродинамической задачи для JIC турбомашин;

-системной реализацией многофакторного КЭ, алгоритм (солвер) программного продукта (НИ) которого включает дискретную аппроксимацию отмеченной математической модели;

-использованием классических представлений теории пограничного слоя и пристенной турбулентности. Личный вклад автора включает:

-аналитический обзор литературных источников, патентов, публикаций ведущих отечественных и зарубежных фирм, отдельных авторов по состоянию, прогрессу и перспективам повышения энергетической эффективности функционирования высоконапорных MJ1H на малые подачи;

-разработку ОТ и JIC трёхрядного SH и НС с альтернативными вариантами исполнения решеток лопастей РК и лопаток НА;

-проведение КЭ с систематизацией результатов массовых расчётов, их анализом и отбором наиболее предпочтительных по контролируемым показателям назначения и качества объекта исследования модификаций JIC; -прикладные результаты исследования возможности гладкого обтекания РО SH в зависимости от степени замедления течения к выходу из JIC, баланса гидродинамических сил, вязкости РТ;

-достижение цели исследования как итоговое обоснование возможности получения в SH более высоких, чем в НС, уровней Hi и т] при удовлетворении естественным ограничениям надсистемного характера. На защиту выносятся следующие положения:

•эскизно-проектные решения для двух- и трёхрядных SM в одно- и многоступенчатом исполнении, при одно- и двухвальном приводе;

•обоснование научно-практической значимости исходной парадигмы полирядности РО для МЛН малой быстроходности; •постановка и методика реализации КЭ;

•результирующие показатели Hi и 77 SH , НС и лабиринтно-винтового насоса (ЛВН);

•установленные на основе выполненного КЭ характерные свойства пространственных распределений гидродинамических функций в ступенях SH для диапазона подач ±30% от номинального и в ступени НС для расчётного режима работы;

•Результаты численного исследования возможности гладкого обтекания РО трёхрядного SH;

•итоговый тезис о принципиальной достижимости в SH при прочих равных условиях существенно более высоких, чем в НС, показателей Hi и 77. Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на -заседаниях кафедры гидромеханики и гидравлических машин МЭИ, Москва, 2005-2008г.г.;

-Всероссийских студенческих НТК «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика», Москва, МГТУ, 2005, 2007г.; МЭИ, 2006г.;

-Международных НТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», МЭИ, Москва, 2005-2007г.г.;

- Международной НТ и НМК «Гидрогазодинамика, гидравлические машины и гидропневмосистемы», МЭИ, Москва, 2006г.;

-Международной НТК «ECOPUMP.RU' 2007. Эффективность и экологичность насосного оборудования», КВЦ «Сокольники», Москва, 2007г. Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы: одна статья, доклад, 6 тезисов докладов.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 223 страницах и включает титульный лист, оглавление, список основных обозначений и сокращений, введение, четыре главы основного содержания работы, заключение, список литературы (119 позиций), иллюстрации (67 рис.), таблицы(18), приложение (12 стр.с илл.).

Основные выводы.

1. На базе классических подходов Прандтля, Кармана, Польгаузена и Лойцянского получено в двухмерной постановке квазинеобходимое условие отсутствия продольного отрыва на профилях ЛС РК и НА SH, сводящееся к требованию преобладания сил вязкого трения над силами от положительного градиента давления.

2. Из фундаментального закона равновесия массовых (в т.ч. инерционных) и поверхностных сил выведено квазинеобходимое условие отсутствия поперечного отрыва на обводах РО SH в виде требования направленности конвективного ускорения к этим поверхностям.

3. На основе оговоренных выше приближенных условий гладкого обтекания твёрдых поверхностей и результатов численного решения трёхмерных гидродинамических задач по использованному в КЭ программному продукту ПП проведен комплекс расчётов, установивший уровень значений параметра v, начиная с которого отрывные явления в ПЧ рядов ступеней SH будут с повышенной вероятностью отсутствовать.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Сформулируем обобщающие результаты проведенной научно-исследовательской работы.

1. На основе анализа литературно-патентного материала, относящегося к предметной области развития конструктивных схем, расчётно-теоретических методов исследования и проектирования, а также современного состояния и инновационных предложений по совершенствованию рабочего процесса малорасходных МЛН аргументирована актуальность и дана постановка научно-практической задачи дальнейшего повышения напорности и энергетической эффективности многоступенчатых насосов малой быстроходности с возможным её позитивным решением при использовании выдвинутой научным руководителем данной работы идеи полирядности ступеней, т.е. создании SH.

2. Дано обоснование целесообразности проведения многофакторного проектно-исследовательского КЭ, занимающего промежуточное положение между первоначальным прогнозом повышенных качеств новой лопастной гидромашины (этап концептуального синтеза нового объекта) и физическим экспериментом. Показана предпочтительность применения в процессе выполнения КЭ, при численном решении пространственных гидродинамических задач для JIC, предметно ориентированного ПП, разработанного в своё время в МЭИ и реализующего алгоритм одного из наиболее эффективных по точности глобальных методов вычислительной математики: численного решения дифференциальных уравнений в частных производных методом интегральных уравнений и представлений трёхмерной теории поля.

3. Рассмотрена расширенная гамма эскизно-проектных решений для активной части S-машин при их функционировании в качестве насоса, либо турбины в исполнениях: двух-, трёхрядном; одно-, многоступенчатом; с одно-, или двухвальным (двухскоростным) приводом; при работе на жидкости и газе. Изложено существо преобразований энергии и момента количества движения в ПЧ и JIC рабочих органов ступеней для представленных вариантов исполнения.

4. На базе теоретических основ рабочего процесса лопастных машин, отдельных экспериментальных данных и известных рекомендаций получены мажорантные оценки (сверху) изначально ожидаемого качественного увеличения удельной напорности Н (в зависимости от варианта схемного решения для ПЧ) в 1,5 и более раз, а также повышения полного кпд на 5 % по сравнению с НС, т.е. МЛН с центробежными РК традиционного исполнения.

5. Для трёхрядного малорасходного SH на режимные параметры (подача в номинальном режиме Ор =7.10"4 м3 /с), актуальные, например, для нужд нефтедобывающих производств, поставлен и реализован КЭ, позволивший установить следующие, в принципе согласующиеся с известными теоретическими и отдельными опытными данными, к сожалению, весьма ограниченными для осевых насосов при малых ns, новые, главным образом, с точки зрения конкретности представления «компьютерно-экспериментального» материала, факты:

•возможность достижения концептуально-прогнозированного ранее уровня удельной напорности при геометрических углах наклона выходной кромки лопастей РК /72 =40,3°; 60°; 75° для рядов Р,, Р2, Р3 соответственно, и лопаток НА йг2=40,Зо; 75°; 90° также в последовательности Р,-> Р3;

•прогнозируемое на этапе концептуального синтеза превышение полного кпд активной части SH над НС на З-т-7% возможно, если только погрешности определения слагающих гидравлических и дисковых (последние - только для НС) потерь по 1111 и общеизвестным рекомендациям, а также неточности в экспертных оценках, не учтённых в расчётах таких сложных видов гидродинамических потерь, как потери в зонах отрывов потока, не нарушат соотношения rjr(SH) «(1,03 ч-1,07) т]г(НС) %(НС);

•изучено пространственное распределение скоростей, давления, напряжений трения частичных и профильных циркуляций в проточных частях и JIC ступеней трёхрядного SH и НС на номинальном режиме течения РТ с конкретизацией зон наиболее опасных в отношении возникновения кавитационных и отрывных явлений, с установлением степени неравномерности нагружения цилиндрических лопастей РК и лопаток НА по их вылету с расчётом соответствующих индуктивных потерь, с исследованием влияния геометрических параметров JIC этих РО (углов Рх ,р2 \ кривизны контуров профилей; чисел ти лопастей РК, и тъ лопаток НА, ) на эпюры контролируемых функций поля и интегральные показатели работоспособности и качества и с отбором наиболее предпочтительных вариантов соответствующих решёток;

•проведена совокупность численных реализаций прямой трёхмерной гидродинамической задачи для нерасчётных режимов работы SH в диапазоне подач (5-ь9). 10"4 л/3/с, позволивший сделать прогноз вида и уровня внешних характеристик ступеней Р, и SH в целом; по данным КЭ напорные зависимости в отмеченном интервале изменения аргумента имеют устойчивый — монотонно падающий вид, а мощностные - возрастающий; кпд, в полном качественном согласии с общеизвестными опытными данными, достаточно резко снижается при уменьшении подачи от номинального значения Q , а его максимальное значение достигается при

6*1,36,;

•сравнение прогнозных рабочих характеристик SH с экспериментальными рабочими характеристиками центробежной ступени и наиболее эффективной - центробежно-осевой, разработанной фирмой Новомет, показало, что по сравнению с центробежной ступенью традиционного исполнения для SH на расчётном режиме допустимо полагать достижения преимущества по напорности на » 40 % при одновальном приводе и на « 80 % при двухвальном, а по кпд — на « 15 - 15,5 %; аналогичное сравнение с центробежно-осевой ступенью указывает на ожидаемое превышение по напорности SH на ж 20 % и 50 % соответственно при одно- и двухвальном приводе предлагаемого насоса; превосходство SH по кпд прогнозно сохраняется на вышеуказанном для центробежной ступени уровне.

•для ряда Р2 ступеней SH выполнена проектная разработка и реализован j вычислительный гидродинамический эксперимент в случае выполнения JIC РК2 и НА2в виде решётки бипланов; анализ полученных результатов показал, что принятые в этой разработке геометрические формы и параметры биплановых систем лопастей по своим интегральным гидродинамическим показателям уступают, хотя и незначительно альтернативному им моноплановому варианту исполнения JIC РО.

6. В связи с высокой диффузорностью потока в осевых ступенях исследуемого SH, спроектированного на форсированную напорность, осуществлена углублённая детализация предотрывных турбулентных течений РТ в межлопастных каналах РО каждого ряда Р( с применением полученных научным руководителем квазинеобходимых условий отсутствия продольного (на контурах профилей — первый вид) и поперечного (на обводах ПЧ РК и НА - второй вид) отрывов, полученных на основе классической двухмерной теории ПС, известных балансовых соотношений силового равновесия механики жидкости и результатов расчётов по используемому 1111; анализ особенностей таких течений позволил установить наиболее опасные в отношении возникновения попятных движений участки ПЧ: для отрыва первого вида — в основном входные закромочные части контуров на тыльной стороне лопастей РК, и НА,; для отрыва второго вида, главным образом, - выходные участки внутренних обводов S* РК, и входные фрагменты также обводов S' НА,.

7. Установлены для всех Р, и SH в целом при номинальном режиме работы граничные значения коэффициента кинематической вязкости РТ, превышение которых приводит к удовлетворению квазинеобходимым условиям безотрывного обтекания РО полирядного насоса.

Проведенный широкомасштабный КЭ повысил степень научной обоснованности и достоверности прогнозов о возможности создания в новой машине более высокого уровня полезно используемой энергии, чем в насосах с центробежными ступенями. Однако наличие в профильных эпюрах скоростей и давления для лопастных систем SH участков со значительными градиентами их изменения диффузорного типа указывает на возможность формирования зон возвратных токов с известными негативными последствиями. Попытки компьютерного описания отрывного обтекания JIC турбулентным потоком, определенно пространственным и нестационарным в этих подобластях, с приемлемой адекватностью действительности сталкивается с непреодолёнными до настоящего времени трудностями. В связи с отмеченным окончательное суждение о функциональных возможностях SH может быть составлено лишь после проведения высококачественного физического эксперимента.

201

1. Агеев Ш.Р., Златкис А.Д., Карелина Н.С., Лабинский Ю.Г., Филиппов В.Н. Перспективы развития погружных центробежных насосов для добычи нефти. (ОКБ, БН). М.: ЦИНТИхимнефтемаш. Серия ХМ-4, Насосостроение, 1987. — 60с.

2. Айзенштейн М.Д. Центробежные насосы для нефтяной промышленности. М.: Гостоптехиздат, 1957. — 363с.

3. Алексапольский Д.Я. Сравнительный анализ потерь в ступени центробежного компрессора и водяного насоса//Тр.ХПИ, 1951, вып.6, с.5-8.

4. Анкудинов А.А, Кириллов А.А. Рабочий процесс осевихревого насоса. Методика расчёта, сравнение с экспериментом// Тез. докл. МНТК «ecopump.ru'2007. Эффективность и экологичность насосного оборудования», окт. 2007. М.: МГТУ, 2007, стр. 7.

5. Анохин В.Д., Лепеха А.И. Погружной насос нового типа// Химич. и нефтяное машиностр., 1988, № 4, с.12-14.

6. Байбаков О.В., Матвеев И.В, Прогнозирование характеристики центробежного насоса// Вест. Машиностр., 1973, № 10, сЛ 6-19.

7. Байбаков О.В. Вихревые гидравлические машины. — М.: Машиностроение, 1981.- 197с.

8. Байбиков А.С., Караханьян В.К. Гидродинамика вспомогательных трактов лопастных машин. М.: Машиностроение, 1982. - 112с.

9. Богданов А.А Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти. М.: Недра, 1968 - 272с.

10. Ю.Вальчук B.C., Папир А.Н. Прогнозирование напорной характеристики рабочего колеса в осевых насосах// ЛИИ, 10с., Деп. в ЦИНТИхимнефтемаш. 29.02.82, № 816.

11. П.Васильев В.М. Совершенствование погружных нефтяных центробежных насосов. М.: Дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н., 1983. - 162с.

12. Викторов Г.В. Радиальная сила на рабочем колесе центробежного насоса// Тр. МЭИ. -М.: вып. 404, 1979, с. 19-25

13. Воскресенский В.А., Дьяков В.П. Расчёт и проектирование опор скольжения (жидкостная смазка). М.: Машиностроение, 1980. - 224с.

14. М.Гиневский А.С., Иоселевич В.А., Колесников А.В. и др. Методы расчёта турбулентного пограничного слоя// Итоги науки и техники. Сер. МЖГ. — М.: ВИНИТИ, 1978, т.11, с.155-304.

15. Головин В.А. Исследование ступеней центробежных секционных насосов низкой быстроходности ns = 40 с целью повышения экономичности и уточнения методики расчёта// Дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н. — г. Сумы, Украина.: СГУ, 1972. 160с.

16. Голубев А.И. Торцевые уплотнения вращающихся валов. М.: Машиностроение, 1974. - 212 с.

17. Голубев А.И. Лабиринтно-винтовые насосы и уплотнения для агрессивных сред. — М.: Машиностроение, 1981 — 112с.

18. Горгиджанян С.А., Дягилев А.И. Некоторые вопросы расчёта и проектирования погружных электронасосов// Тр. ЛПИ, 1964, № 231,с. 57-64.

19. Гринштейн Н.Е. Центробежные насосы с открытыми рабочими колёсами для эксплуатации нефтяных скважин// Дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н. — М.: 1965.- 193с.

20. Гусин Н.В., Трубин А.В., Мельников Д.Ю. О некоторых особенностях работы центробежных ступеней нефтяных скважинных насосов// Вестник ЮУрГУ, № 1. 2005, с. 136-139.

21. Давыдов И.В. Экспериментальное исследование рабочих органов питательных насосов// Тр. ВИГМ, 1958, вып. 22, с. 49-80.

22. Джонстон Р., Мур Ж. Развитие срывных зон в межлопаточных каналах центробежного колеса// Энергетич. машины и установки, 1980, т. 102, № 2, с. 123-133.

23. Дорфман Л.А. Гидродинамическое сопротивление и теплоотдача вращающихся тел. М.: Физматиз, 1960. - 260с.

24. Евтушенко А.И. Разработка методики расчёта и анализ пространственного вязкого потока в безлопаточном диффузоре центробежного компрессора с целью повышения его эффективности: Автореф. дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н./ СПбТУ, СПб, 1993. - 16с.

25. Ельзароок Ф.А. Новые способы повышения напора ступеней секционных насосов/ Ельзароок Ф.А., Моргунов Г.М.// Тез. докл. 11-й МНТК студ. и асп. «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Март 2005. М.: МЭИ, 2005, т.З, стр. 225,226.

26. Ельзароок Ф.А. Многоступенчатые S-насосы. Проектные решения и гидродинамические показатели/ Ельзароок Ф.А., Емельяненко А.С.// Тр. МНТ и НМК «Гидрогазодинамика, гидравл. машины и гидропневмосистемы». Декабрь 2006. М: МЭИ, 2006, стр. 85-88.

27. Ельзароок Ф.А. Проектирование и расчётные исследования гидродинамических свойств полирядного высоконапорного насоса на малые подачи/ Моргунов Г.М., Моргунов К.Г., Ельзароок Ф.А.// «Вестник МЭИ», 2007, № 6, стр. 96-105.

28. Еремина А.С. Исследование и разработка центробежных насосов со стабильными характеристиками// Отчёт ВНИИ Гидромаш, НС 1475, 1980.- 107с.

29. Жарковский А.А., Шкарбуль С.Н. Расчёт поля скоростей идеальной жидкости в межлопастном канале на ограничивающих дисках центробежного колеса// Изв. вузов. Энергетика, 1982, № 11, с. 78-82.

30. Жарковский А.А., Казаков Р.И., Плешанов В.Л., Умов В.А. Прогнозирование характеристик и проектирование погружных электроцентробежных насосов с использованием САПР ЦН// Химич. и нефтегаз. машиностр., 2001, № 5, с. 23-29.

31. Жарковский А.А., Плешанов В.Л., Карцева М.В., Морозов М.П. Уточнение расчёта потерь и теоретического напора в насосах низкой и средней быстроходности// Гидротехн. строительство, 2003, № 1, с. 35-39.

32. Жарковский А.А. Математическое моделирование рабочих процессов в центробежных насосах низкой и средней быстроходности для решения задач автоматизированного проектирования. — С-Пб ГПУ. Т. 1, 2/ Дисс. на соиск. уч. степ, д.т.н., 2003. 470с.

33. Идельчик И.Е. Гидравлические сопротивления. — М. Л.: Госэнергоиздат, 1954. -316с.

34. Карелин В.Я. Кавитационные явления в центробежных и осевых насосах. -М.: Машгиз, 1963. -256с.

35. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973 - 848с.

36. Ломакин А. А. Центробежные и осевые насосы. М. — Л.: Машиностроение, 1966. - 364с.

37. Лопастные насосы / Под ред. Л.П. Грянько, А.Н. Папира. Л.: Машиностроение, 1975.-432с.

38. Лопастные насосы: Справочник/ В.А. Зимницкий, А.В. Каплун, А.Н. Папир, В.А. Умов. Под общ. ред. В.А. Зимницкого, В.А. Умова. — Л.: Машиностроение, 1986. — 334с

39. Ляпков П.Ф., Игревский В.И., Дроздов А.Н. Исследование работы погружного насоса на смеси вода-газ// Нефтепромышленное дело, 1982, № 4, с.19-21.

40. Максимов В.П. Эксплуатация нефтяных месторождений в осложнённых условиях. — М.: Недра, 1976. 239с.

41. Малюшенко В.В., Головин В.А. О дисковых потерях в ступенях центробежных насосов низкой быстроходности// Изв. вузов Энергетика, 1974, №3.

42. Машин А.Н. ' Профилирование проточной части рабочих колёс центробежных насосов. — М.: МЭИ, 1976. — 56с.

43. Михайлов А.К. Исследование рабочего процесса ступени центробежного насоса быстроходности 70-90// Автореф. дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н. -М.: МВТУ, 1960, 18с.

44. Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. — М.:ч

45. Машиностроение, 1977.-288с.5 5.Моргунов Г.М. Расчёт безотрывного обтекания пространственных лопастных систем с учётом вязкости// Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт, 1985. № 1.-е. 117-126.

46. Моргунов Г.М. Разработка интегральных методов расчёта трёхмерных течений в турбомашинах и их применение к анализу гидродинамических качеств и проектированию лопастных систем. М.: МЭИ// Дисс. на соиск. уч. степ, д.т.н., 1985. - 350с.

47. Моргунов Г.М., Горбань В.М., Панкратов С.Н., Волков А.В. Численное решение прямой трёхмерной гидродинамической задачи для исследования и проектирования лопастных систем гидромашин. М., МЭИ, учебн. пособие, 2001.-52с.

48. Моргунов Г.М. Соотнесение компьютерного моделирования гидрогазодинамических процессов с описанием течений в гидромашинах// Тр. МНТК «Современное состояние и перспективы развития гидромашиностроения в XXI в.», июнь 2003. СПб.: Нестор, 2003, с.6-11.

49. Моргунов Г.М., Тройнин А.Ю., Тройнина Ю.И. Опыт проектной и гидродинамической отработки ступени погружного насоса для малодебитных скважин// Тез. докл. МНТК «Насосы. Проблемы и решения». Октябрь 2003г. -М.: МГТУ, 2003.

50. Моргунов Г.М., Моргунов К.Г. Лопастная машина (варианты)/ Международная заявка на изобретение. РСТ/ RU 2006/000188/14.04.2006.

51. Моргунов Г.М. К прямому численному решению уравнений динамики континуальных сред// Тр. МНК и НМК «Гидрогазодин., гидравл. машины и гидропневмоавтоматика». Декабрь 2006г. М.: МЭИ, 2006, ч.1, с. 25-27; ч.2, с. 28-30.

52. Осевые насосы. Каталог-справочник. -М.: ВИГМ; 1961. 36с.

53. Папир А.Н. Малогабаритные глубинные насосы// Тр. ЛПИ, 1955, № 177, с. 42-48.

54. Паровые и газовые турбины. Атлас конструкций/ Под ред. С.А. Кантора. — Л.: Машиностроение, 1970, 123с.

55. Погружные электронасосы для воды: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1983.-36с.

56. Проскура Г.Ф. Гидродинамика турбомашин- Киев, Машгиз, 1954. 417с.

57. Пфлейдерер К. Лопаточные машины для жидкостей и газов. М.: Машгиз, 1960.-684с.

58. Рабинович A.M., Гусин Н.В. Высоконапорная и экономичная модификация многоступенчатого центробежного насоса для добычи нефти// 2-я МНТК «СИНТ' 03», РФ, г. Воронеж, сентябрь, 2003г. 6с.

59. Розенберг Г.Ш. Судовые центростремительные газовые турбины. — Л.: Судостроение, 1964, 256с.

60. Руднев С.С. Расчёт центробежных насосов на кавитацию. г. Харьков, Докл. на 2-й Всесоюзн. конф. по гидротурбостроению, 1935.

61. Руднев С.С. Баланс энергии в центробежном насосе// Химич. машиностр., 1938, № 3, с. 17-26.

62. Руднев С.С., Мелашенко В.И. Обратные течения на входе в рабочее колесо и их влияние на форму напорной характеристики центробежных насосов// Тр. ВНИИ Гидромаш, М., 1968, вып. 37.

63. Синенко Ю.И. К вопросу снижения потерь в рабочем колесе ступени низкой быстроходности// Тр. ВИГМ, 1963, вып. 32, с. 65-93.

64. Сотников А.А. Опыт JIM3 модернизации гидротурбинного оборудования// Тр. МНТК «Научно-технические проблемы современного гидромашиностроения и методы их решения». Июнь 2001. — СПб.: Нестор, 2001. С. 26-31.

65. Спасский К.М., Шаумян В.В. Новые насосы для малых подач и высоких напоров. — М.: Машиностроение, 1973. 160с.

66. Старицкий В.Г. Выбор основных параметров осевого насоса// Тр. ЛПИ, 1964, №231, с. 57-64.

67. Степанов А.И. Центробежные и осевые насосы. М.: Машгиз, I960 - 464 с.

68. Технология механизированной добычи нефти/ Репин Н.Н., Девликамов В.В., Юсупов О.М., Дьячук А.И. М.: Недра, 1976. - 175с.

69. Трулев А.В., Трулев Ю.В, Особенности расчёта погружных многоступенчатых электроцентробежных насосов для малорасходных скважин// Химич. и нефтяное машиностр., 1997, № 4, с. 31-33.

70. Трулев А.В. Совершенствование проточных частей погружных центробежных насосов и газосёпараторов, работающих на смесях жидкость-газ. М.: ОАО «Борец»// Дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н., 1999. — 199с.

71. Трясицын И.П., Выдрина И.В., Штейникова Г.А. и др. Ступень погружного центробежного насоса/ Патент РФ № 2138691.

72. Трясицын И.П., Перельман О.М., Куприн П.Б. и др. Погружной многоступенчатый насос/ Патент РФ № 2133878.

73. Установки погружных центробежных насосов. Каталог/ ОКБ БН. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1990. - 47с.

74. Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти// Международный транслятор. Изд-во «Лукойл». 1999. - 611с.

75. Шемель В.Б., Агульник P.M. Исследование радиальных сил в центробежных насосах// Тр. ВИГМ, 1959, вып. 24, с. 26-37.

76. Шерстюк А.Н. Расчёт течений в элементах турбомашин. — М.: Машиностроение, 1967. 187с.

77. Шкарбуль С.Н. Расчёт пространственного пограничного слоя во вращающихся каналах центробежных колёс// Энергомашиностроение, 1972, № is с. 14-18.

78. Шкарбуль С.Н., Жарковский А.А. Гидродинамика потока в рабочих колёсах центробежных турбомашин. СПб.: СПбГТУ, 2002.- 356с.

79. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Пер. с нем. М.: Наука, 1969. — 744с.

80. Щегляев А.В. Паровые турбины: теория теплового процесса и конструкции турбин. —М.: Энергоатомиздат, 1993. кн.1 —383с.,кн.2.—414с.

81. Щеголев Г.С., Гаркави Ю.Е. Гидротурбины и их регулирование. — М. Л.: Машгиз, 1957.-350с.

82. Эдель Ю.У. Ковшовые гидротурбины. -М. Л.: Машгиз, 1963. - 210с.

83. Эрдрайх B.C. Исследование установившихся и переходных процессов в проточной части ГАЭС с радиально-осевыми насос-турбинами: Автореф. дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н. -М.: МИСИ, 1974. -16с.

84. Acosta A.I., Bowerman R.D. An Experimental Study of Centrifugal Pump Impellers// Trans, of ASME, 1957, vol. 79, p. 1821-1839.

85. Angus R.W. What air leakage does to a centrifugal pump// Power, 1928, № 4, p. 149-151.

86. Bosman C. An analysis of three-dimensional flow in a centrifugal compressor impeller// J. Eng. Power, 1980, v. 102, №3, p. 619-625.

87. Fischer K., Thoma D. Investigation of Flow Conditions in a Centrifugal Pump// Trans, of ASME, 1932, № 22.

88. Goto A. Numerical and Experimental Study of 3D Flow Fields within a Diffuser Pump Stage at Partial Load, ASME Fluids Engineering Conference, 1995, p. 1-9.

89. Hah C.A. Navier-Stokes analyses of three-dimensional turbulent flows inside turbine blade rows at design and off-design conditions// J. Eng. Gas Turb. Power, 1985, vol. 106, № 2, p. 421-429.

90. Hamrick J.T. Some Aerodynamic investigation in centrifugal impellers// Trans, of ASME, 1956, vol. 78, № 3.

91. Johnson M.W., Moore J. The influence of Flow Rate on the Wake in a Centrifugal Impeller// J. of Eng. for Power, 1983,vol. 105, № 1, p. 33-39.

92. Kosmowski I. Zweiphasenstromung in Kreiselpumpen// Maschinenbantechnik, 1980, 29, № 8, p. 361-368.

93. Krimerman Y., Alder D. The complete three-dimensional calculation of the compressible field in turbo impellers// Trans. Mech. Eng. Sci, 1978, vol. 20, № 3, p. 149-158.

94. Юб.Ьасог C., Hirch Ch. Non-viscous three-dimensional rotational flow calculations in blade passages. Notes number// Fluid Mech., 1982, № 5, p. 150-162.

95. Mensi'k P. Metody urceni kritickeho prutoku vstupm recirculace, Vyzkumny ustav cerpadel a.s., Olomouc 1996.

96. Moore J., Andrew W.D. and Moore J.G. Perfomance Evaluation of Rocket Pump Inducers Using a Navier-Stokes Flow, ASME Fluids Engineering Conference, 1995, p. 83-100.

97. Nagafuji Т., Uchida K. and Nakamura T. Numerical and perimental Studies of Three-Dimensional Flow Fields in Hydraulic Turbine Runners, ASME Fluids Engineering Conference, 1995, p. 37-44.

98. Rhic C.M. Basic Calibration of a Partialy-Parabolic Procedure Aimed at Centrifugal Impeller Analysis// AIAA Paper, 1983, n. 260. 12p.

99. Rodi W., Bonnin J.C. and Buchal T. Test case 4, ERCOFTAC Workshop on Data Bases and Testing of Calculation Methods for Turbulent Flows, 1995.

100. Schlichting H., Scholz N. Uber die teoretische Berecnung der Stromung// Ing. -Arch., 1951, B.19, № 1, s. 42-65.

101. Sedlar M. and Vlach M. Vypocet prostoroveho proudoveho pole v interieru axialniho cerpadla, Vnitrni aerodynamika lopatkovych stroju, 1997, str. 41-44.

102. Sedlar M. Numerical Analysis of Three-Dimensional Turbulent Flow in the Pump Impeller at Partial Load, Numerical Methods in Laminar and Turbulent Flow, 1997, p. 97-104.

103. Singh A., Vasandani V.P., Seshadri V., Natarajan R. Analysis of flow through pump impellers by finite element method// Indian J. Technol., 1983, vol. 21, № l,p. 12-16.

104. Soucal J., Sedlar M. Numerical analysis of hudraulic losses in vertical pumps with cast and welded elbows// Тр. MHT и HMK «Гидрогазодин., гидравл. машины и гидропневмоавтоматика», Дек. 2006. М.: МЭИ, 2006, с. 140143.

105. Stanitz J.D. Some theoretical aerodynamic investigations of impellers in radial and mixed-flow centrifugal compressors// Trans. ASME, 1952, 74, № 4, p. 473-497.

106. TASCFlow version 2.5 Documentation, Advanced Scientific Computing Ltd. Waterloo, Ontario, Canada, July, 1996.

107. Will G. Modellvorstellungen zur Stroemung in radialen Laufraedern// Maschinenbautechnik, 1974, v. 23, Heft 1, s. 35-40.