автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.13, диссертация на тему:Повышение эффективности жидкостных струйных насосов путем реализации возможностей нестационарной эжекции

На правах рукописи

О*-

Дурасов Алексей Анатольевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЖИДКОСТНЫХ СТРУЙНЫХ НАСОСОВ ПУТЁМ РЕАЛИЗАЦИИ ВОЗМОЖНОСТЕЙ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ЭЖЕКЦИИ

Специальность

05.04.13 - " Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты "

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой кандидата технических наук

Омск-2009

003479684

Работа выполнена на кафедре «Гидравлика и гидропневмосистемы» Южно-Уральского государственного университета.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Спиридонов Евгений Константинович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ланшаков Владимир Лазаревич; доктор технических наук, профессор Галдин Николай Семенович.

Ведущая организация филиал ОАО «Инженерный центр энергетики

Урала» «УралВТИ-Челябэнергосетьпроект».

Защита состоится 12 ноября 2009 года, в 14:00, на заседании диссертационного совета Д 212.178.09 в Омском государственном техническом университете по адресу: 644050, г. Омск, пр. Мира, д. 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного технического университета.

Автореферат разослан 6 октября 2009 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Жидкостные струйные насосы широко используются в системах топли-воподачи летательных аппаратов, повышения давления всасывания центробежных насосов, гидродобычи и гидротранспорта твердых и сыпучих материалов, водопонижения и водоотведения, технического водоснабжения турбин гидроэлектростанций и многих других. При этом в большинстве гидросистем эжекторы продолжительное время работают в нестационарных условиях, например, при запуске системы или в процессе ее регулирования. В системах водоотлива и опорожнения емкостей режим работы эжектора в течение всего периода откачки является нестационарным. Поэтому эффективное применение эжектора требует глубокого знания гидродинамики рабочего процесса, статических и динамических характеристик аппарата.

Исследования по совершенствованию струйных насосов различного назначения, проводимые в течение ряда лет на кафедре гидравлики и гидро-пневмосистем ЮУрГУ, свидетельствуют о том, что струйные насосы, обладая высокой надежностью, во многих случаях потребляют чрезмерно высокие объемы рабочей жидкости и энергии, а эжекционные возможности нестационарных струй и аппаратов на их основе изучены недостаточно. Существующие методы расчета ориентированы исключительно на установившиеся режимы работы струйных насосов с непрерывной активной струей, а переходные режимы, характерные для многих гидросистем со струйными насосами, практически не рассматриваются. Вместе с тем, работы различных авторов показывают, что эжекционные свойства импульсных струй существенно выше, чем непрерывных.

В подавляющем большинстве подобных гидросистем струйные аппараты, выполняя определенные технологические функции, работают, как правило, непрерывно и длительное время, поэтому даже незначительное повышение их эффективности приводит в итоге к существенной экономии энергии и рабочей среды.

Таким образом, исследования нестационарной эжекции в струйных насосах, позволяющие повысить эффективность работы и расширить сферу применения различных типов жидкостных струйных насосов, требуют приоритетного развития.

Цель исследования

Определение динамических характеристик струйного насоса с непрерывной подачей активного потока, а также выявление потенциальных возможностей эжекторов с импульсной подачей активной струи.

Задачи исследования

1. Разработка усовершенствованной физико-математической модели нестационарной эжекции, анализ на ее основе статических и динамически* *я-

рактеристик классических струйных насосов (КСН), то есть аппаратов с непрерывной подачей активного потока.

2. Разработка физико-математической модели рабочего процесса импульсного струйного насоса (ИСН), то есть аппарата с прерывистой подачей активной среды.

3. Расчет и анализ рабочего процесса жидкостного ИСН, выявление оптимальных диапазонов значений режимных и геометрических параметров работы ИСН.

4. Экспериментальная апробация физико-математической модели нестационарной эжекции на различных типах эжекторных устройств.

Метод исследования

Состоит из грех последовательных этапов.

1. Аналитическое исследование рабочего процесса КСН и ИСН на основе уравнений баланса расходов и энергий в рабочей камере, а также уравнений Бернулли для неустановившихся потоков в соплах и диффузоре.

2. Анализ статических и динамических рабочих характеристик КСН и ИСН, рассчитываемых с применением различных математических методов.

3. Сравнение полученных результатов с данными собственных экспериментов (численного и физического) и экспериментальными исследованиями других авторов.

Основные защищаемые положения

1. Физико-математические модели нестационарной эжекции КСН и рабочего процесса ИСН.

2. Динамическая характеристика, иллюстрирующая изменение коэффициента эжекции во времени при запуске и выходе КСН на установившейся режим работы, зависит не только от относительных напора h и площади сопла £2, но и от отношения инерционных длин сопла и проточной части аппарата X . Геометрические параметры % и О оказывают заметное влияние на продолжительность переходного процесса, которая возрастает как при увеличении соотношения инерционных длин проточной части аппарата, так и при уменьшении относительной площади сопла.

3. Рабочий процесс в аппаратах с прерывистой струей определяется следующими относительными параметрами: относительный напор Ii, коэффициент эжекции а, относительная площадь сопла Q, параметр разрывности струи ©„, число Струхаля Sh, соотношение инерционных длин элементов проточной части %.

4. Наибольшая эффективность ИСН наблюдается в следующих предпочтительных диапазонах значений параметров его работы: Sh = 0,008...0,012; £2 = 0,56...0,6; Qp = 0,1...0,07; %= 17...23. На этих режимах наблюдается значительное увеличение КПД ИСН по сравнению с КСН. Выход за диапазоны оптимальных значении параметров Sh, h, Q может привести либо к резкому

снижению коэффициента эжекции, либо к неустойчивой работе аппарата, сопровождающейся колебаниями коэффициента эжекции.

Достоверность полученных результатов

Достоверность результатов подтверждается использованием при разработке физико-математических моделей нестационарной эжекции в КСН и рабочего процесса ИСН фундаментальных законов сохранения и их общепринятого математического описания, применением достоверных полуэмпирических данных и соотношений. Основные положения и выводы доказываются аналитически и подтверждаются опытным путем. При этом рассмотрены результаты экспериментов, полученные учеными различных научных центров нашей страны (МАИ, ВТИ, МИСИ, ЮУрГУ), а также эксперименты, выполненные автором.

Научная новизна результатов

1. Впервые рассчитаны и проанализированы характеристики переходного процесса эжектора с непрерывной подачей активного потока на основе предложенной в работе уточненной физико-математической модели нестационарной эжекции.

2. Разработана и апробирована модель рабочего процесса импульсного эжектора, на основе ее анализа впервые выявлены диапазоны оптимальных значений режимных и геометрических параметров ИСН, позволяющие существенно повысить КПД аппарата по сравнению с традиционными струйными насосами.

3. Предложена трехмерная модель рабочего процесса динамического насоса трения в программном пакете /\NSYS СРХ. Выполнено моделирование переходного процесса струйного насоса при его запуске и выходе на стационарный режим работы.

Практическая ценность работы

1. Предложенные уравнения нестационарной эжекции и передаточная функция КСН могут быть использованы при анализе устойчивости регулируемых гидропневматических систем, включающих эжекторы.

2. Системы дифференциальных уравнений рабочего процесса, а также выявленные оптимальные диапазоны режимных и геометрических параметров импульсного эжектора могут быть использованы для расчета и проектирования установок, включающих подобные аппараты нового поколения, в машиностроении, металлургии, энергетике, химической, нефтегазовой промышленности и авиаракетостроении.

3. Внедрение численных методов моделирования рабочих процессов в эжекторных системах дает возможность подойти на принципиально новом технологическом уровне к решению следующих актуальных задач: совершенствование существующих методик расчета и проектирования струйных аппаратов; экономия финансовых и временных ресурсов особенно на начальных этапах проектирования.

Апробация работы

Основные результаты исследований, вошедшие в диссертационную работу, докладывались и обсуждались на:

- Всероссийской научно-технической конференции «Динамика машин и рабочих процессов» г. Челябинск 2007.

- Международной научно-технической конференции. «ECOPUMP.RU'2007. Эффективность и экологичность насосного оборудования» г. Москва 2007.

- Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Гидромашины, гидроприводы, гидропневмоавтоматика», г. Москва 2005, 2008.

- 1-ой научной конференции аспирантов и докторантов Южно-Уральского государственного университета г. Челябинск 2009.

Публикации и личный вклад автора

По теме диссертации опубликованы 6 печатных работ, из них: 3 - тезисы докладов; 1 - публикация в сборнике докладов Всероссийской научно-технической конференции; 2 - статьи в журнале, входящем в перечень редактируемых изданий, рекомендованных ВАК.

Личный вклад автора заключается в следующем:

• уточнение физико-математической модели нестационарной эжекции и ее численный анализ для переходного процесса КСН, включающего запуск и выход на установившийся режим работы;

• трехмерное компьютерное моделирование рабочего процесса КСН;

• разработка физико-математической модели рабочего процесса ИСН;

• анализ рабочего процесса ИСН;

• экспериментальная апробация физико-математической модели рабочего процесса ИСН.

Объем н структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы, включающего 96 наименований. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 74 рисунка, 11 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность проблемы, определено место данной работы в цикле исследований, проводимых кафедрой гидравлики и гидропневмосистем ЮУрГУ, а также приводится краткая характеристика диссертации.

В первой главе приводится принципиальная схема, и вводятся основные размерные и безразмерные параметры струйного насоса. Анализируются конструкции жидкостных струйных аппаратов различного назначения как с непрерывной, так и с прерывистой подачей активной среды, а также теоретические разработки в этой области.

Принципиальная схема струйного насоса (СН) представлена на рис. 1.

Активным называется поток рабочей жидкости, который подается из сопла в приемную камеру струйного аппарата с большой скоростью и увлекает среду, имеющую перед аппаратом более низкую удельную энергию. Увлеченный поток жидкости называется пассивным (эжектируемым). Как правило, в эжекторе происходит сначала преобразование потенциальной энергии активного потока в кинетическую. Последняя частично передается эжекти-руемому потоку, при этом в проточной части струйного аппарата происходит выравнивание скоростей смешиваемых потоков и обратное преобразование кинетической энергии смешанного потока в потенциальную.

о,. р. .г.,

2-1 * _>-2 \|-» I"» / 15

Пассивный поток (низконапорнын)

Рис. I. Принципиальная схема проточной часгн струнного насоса

Таким образом, повышение удельной энергии эжектируемого потока без непосредственного использования механических элементов (поршень, рабочее лопастное колесо и др.) является принципиальным качеством струйных аппаратов. Благодаря этому качеству использование струйных аппаратов во многих отраслях техники позволяет получать более простые и надежные технические решения по сравнению с применением механических нагнетателей (компрессоры, насосы, вентиляторы и др.).

Применительно к схеме на рис. 1 величины, характеризующие СН и его рабочий режим, обозначены:р2, р5 - полное давление (статическое + динамическое) активного и пассивного потоков перед входом в эжектор (сечение 1-1 и 2-2) и смешанного потока на выходе из насоса (сечение 5-5), и1}, 1)т, Ь.и и5, - скорости активного и пассивного потока в сечении 3-3, а также скорости в сечениях 4—4 и 5-5; 0А, £>п, £}с - объемные расходы активного, пассивного и смешанного потоков; Ас, Ат, - площадь поперечного сечения на выходном срезе сопла и цилиндрической камеры смешения.

Анализ работы СН принято выполнять с использованием безразмерных параметров, которые можно разделить на две группы: режимные и геометрические. Важнейшими режимными параметрами работы насоса являются: Л -относительный напор есть отношение повышения полного давления пассивного потока к разности полных давлений активного и пассивного потоков перед входом в эжектор Ь = р;-р,/р1-р2; а= Ои'Оа - коэффициент эжекции есть отношение расхода пассивного потока к расходу активного; //= а к - коэффициент полезного действия эжектора.

Основным геометрическим параметром, являющимся также критерием геометрического подобия струйных насосов, является относительная площадь сопла П = Ас Л4з - отношение площадей поперечных сечений сопла и рабочей камеры.

Обзор конструкций СН показал, что основными направлениями их развития являются: разработка регулируемых типов классических струйных насосов (КСН), а также создание перспективных конструкций импульсных струйных насосов (ИСН), в частности, за счет использования в качестве источника активного потока насосов объемного типа с большой неравномерностью подачи.

Весомый вклад в развитие теории жидкостных динамических насосов трения сделан в работах Л. Г. Подвидза, Ю. Л. Кирилловского и В. В. Кала-чева; Е. Я. Соколова и Н. М. Зингера; В. К. Темнова, Е. Ф. Ложкова и Е. К. Спиридонова; А. Е. Боровых; С. Н. Карамбирова и В. Ф. Чебышева; О. И. Кудрина; А. В. Жлобича; Я. Г. Шапиро; П. Н. Каменева; Б. Э. Фридмана и др.

Большинство авторов для расчета оптимальных параметров КСН используют в том или ином виде обобщенную (экстремальную) напорную характеристику. Она представляет собой геометрическое место выгоднейших рабочих режимов струйных насосов данного типа. Применение экстремальных характеристик позволяет более точно оценить предельные возможности жидкостных эжекторов на начальных этапах проектирования. При этом для сближения теоретических разработок с практикой авторами применяются эмпирические коэффициенты, отражающие в том или ином виде потери удельной энергии потока в элементах проточной части струйного насоса.

Анализ существующих методик показал, что все они, являясь одномерными, вполне корректны, ориентированы на установившиеся режимы работы КСН и не позволяют рассчитать его динамические характеристики.

Обзор научных трудов О. И. Кудрина, А. В. Жлобича, В. П. Антонова, В. К. Темнова, Е. К. Спиридонова, Л. Г. Подвидза, В. В. Калачева показал, что при определенных условиях эжектирующая способность нестационарных струй и соответственно струйных аппаратов возрастает. Поэтому реализация скрытых потенциальных возможностей нестационарной эжекции может привести к качественным изменениям в отраслях, использующих эжекционные явления в технологических процессах.

Исследованиями нестационарной эжекции в жидкостных струйных аппаратах наиболее интенсивно занимались В. К. Темпов, Е. К. Спиридонов, Л. Г. Подвидз, В. В. Калачев. В результате были созданы одномерные физико-математические модели нестационарной эжекции, полученные на основе уравнений неразрывности, количества движения и уравнений Бернулли для неустановившихся потоков в соплах и диффузоре. Однако эти модели требуют уточнения по причине того, что в них не учитывается знакопеременное течение жидкости в проточной части КСН на начальном этапе работы. Вместе с тем, отсутствует детальный численный анализ динамических характеристик жидкостного струйного насоса.

Таким образом, вопросы повышения эффективности работы существующих типов струйных аппаратов, а также развития потенциальных возможностей импульсных эжекторов нового поколения являются востребованными и требуют приоритетного решения.

Глава завершается формулировкой цели и задач исследования.

Во второй главе разработана уточненная физико-математическая модель нестационарной эжекции и на ее основе выполнен численный анализ переходного процесса, включающего запуск и выход на установившийся режим работы КСН. Составлена передаточная функция КСН.

В связи со сложностью гидромеханического процесса, происходящего в проточной части струйного насоса при неустановившемся режиме его работы, математическая модель нестационарной эжекции составлена для упрощенной физической модели явления, основанной на следующих допущениях: срез сопла располагается во входном сечении цилиндрической рабочей камеры смешения (рис. 1); активная и пассивная жидкости являются несжимаемыми и однородными; процесс смешения сред целиком завершается к выходному сечению смесительной камеры; коэффициенты гидравлических потерь в элементах проточной части эжектора в течение всего переходного процесса являются постоянными и равными значениям, характерным для установившегося режима работы насоса; мгновенные поля скоростей на срезе сопла, границах камеры смешения и диффузора являются равномерными.

Уравнения Бернулли для нестационарных потоков жидкости в сопловом устройстве и диффузоре струйного насоса имеют вид:

(1)

Л^.+О-О-^-М-А (2)

2 ш

Здесь р- плотность жидкости; - коэффициенты гидравлического

сопротивления активного сопла и диффузора струйного насоса; Ли и Л45 -инерционные напоры соплового устройства и диффузора соответственно.

Полное давление неустановившегося потока на входе в приемную камеру р, зависит от направления течения жидкости и находится по уравнению Бернулли:

- для случая течения жидкости из приемной камеры в смесительную р1 = рг+(\ + Ь)Р?к + р 8 Л,,;

- для случая течения жидкости из смесительной камеры в приемную

л = л + К-

Здесь йгз - инерционный напор пассивного потока во входном участке смесительной камеры; ^¡з. ~ коэффициенты гидравлического сопротивления входного участка смесительной камеры (пассивного сопла) струйного насоса при течении жидкости из приемной камеры в смесительную и наобо-

рот, в дальнейших расчетах примем коэффициенты £>з и £32 одинаковыми.

Объединив последние два уравнения в одно и пренебрегая инерционным напором пассивного потока /г2з во входном участке смесительной камеры, получим выражение полного давления в приемной камере

Р V', , ^ р ь„

Р,=Р,+-

(3)

2 2

Уравнение баланса механической энергии в проточной части струйного насоса имеет вид

Ел з + Е„у = ЕС4 + АЕП/ + АЕ„, (4)

где Е,,={р,+ р\Гм11)-<2л, Е,:}=(р}+ри1,/2)-д„ - мгновенная энергия активного и пассивного потоков на входе в рабочую камеру; ¿г4 = (Р> + РЧ2/2) бг ~ суммарная мгновенная энергия смешанного потока в сечении 4-4; АЕП = р /„ ()с с1 V, /с!г - ежесекундные затраты энергии на разгон жидкости в смесительной камере; гидравлические потери в смесительной камере Д Еш =0,5 -р-(£4 • I»; • + (ы4 -ыА,)2 + (и4 -ьт )2 07).

Уравнение баланса расходов КСН имеет вид:

(5)

Из уравнений (1) - (5) после ряда математических операций были получены системы дифференциальных уравнений (6) и (7), характеризующие процесс нестационарной эжекции в СН в безразмерных координатах.

<Р4 = <Р.»

А

ß+nJi-n)

(6)

dT

= 0 + Í,, )(l - tfa )+<РгПг+%гг-<Рпг- \<Pn

2Q + [a2(l-2Q)- a-\o\l

h=-

Q 1-Q

- 2 da cj dr

ß'O + fJ-O + af-

a Q 1-Q 2QZ

а

ná

/. \dq da d г dt

(7)

1 + ^,3 +

dq dT

dT

а Q 1-Q

1 + Í.3-

a Q 1-Q

a-\a\

Q 1-Q

Здесь r= t-iu / /|з - относительное время; % = Сза + UsVlu - отношение суммы инерционных длин смесительной камеры и диффузора к инерционной длине сопла; <рАЪ - uí3 /и„, (рт = %з /и-, % = и» /и- - относительные скорости

активного и пассивного потоков в сечении 3-3, а также потока смеси в выходном сечении 4—4 смесительной камеры струйного насоса (рис. 1) соответственно; д = Ол / (Ас uj) - относительный расход активного потока.

В качестве базовых величин при переходе к безразмерным координатам были приняты: инерционная длина /ц канала активного потока; площадь поперечного сечения смесительной камеры A¡; и,. - скорость установившегося истечения активной жидкости из сопла в смесительную камеру при давлении на срезе сопла равном полному давлению р2 пассивного потока перед эжектором

2 (a-a)

\р 0+4)"

При помощи уравнений (6) и (7) был выполнен численный анализ переходного процесса КСН, по итогам которого был сделан ряд важных выводов.

1. Подтверждается наличие выброса жидкости в приемную камеру насоса на начальном этапе его работы. и 0.6

и - 0.45

Л - 0.5

J h = 0,551

Л = 0.62

- 0.5 = 0.5

0 2 -1 6 8 и

Рис. 2. Статическая характеристика КСН

10

15

Рис. 3. Влнянис относительного напора на коэффициент эжекини при переходном процессе

2. Статическая напорная характеристика /г =/(а) зависит в основном от относительной площади сопла О (см. рис. 2). На динамическую напорную характеристику а = /(/;, т) (см. рис. 3) вместе с геометрическим параметром О существенное влияние оказывает соотношение инерционных длин х эле"

ментов проточной части струйного насоса. <р

1

0,5

Рис. 4. Влияние относительной площади сопла на кинематику потоков в эжекторе

Рис. 5. Влнянис oí ношения инерционных ллин сопла и проточной части па кинематику потоков в эжекторе

3. Геометрические параметры % и Í2 существенно влияют на продолжительность переходного процесса, которая возрастает как при увеличении соотношения инерционных длин проточной части аппарата, так и при уменьшении относительной площади сопла (см. рис. 4, 5).

4. При определенных значениях геометрических параметров (Q и /J и относительного напора h кривая а = /(Г) имеет максимумы, заметно превышающие значения а, соответствующие установившемуся режиму работы аппарата (см. рис. 3). Этот теоретически обнаруженный эффект резкого увеличения коэффициента эжекции струйного аппарата при нестационарных условиях работы может быть многообещающим (при экспериментальном подтверждении), поскольку открывает возможность существенного увеличения производительности струйных аппаратов.

Вместе с тем, на базе уравнений (I) - (5) составлена передаточная функция КСН (8). Структурная схема полученной функции включает в себя комбинацию из трёх апериодических звеньев. Анализом уравнения (8) показано, что в рамках линейной математической модели струйный насос является устойчивым звеном гидросистемы.

+ 2-!-

А, (А. - Ас) ■ <0, +./,, S

Здесь Jn=p-ljAc, Jn=p 1п/А}-Ас и /,5 = /?•(/„+/45)Д, -коэффициенты инерционности, определяемые геометрией элемента и плотностью жидкости;

Ка = р ■ [1 + & - {AJA, )2 ]/2 А; , K2i = р-[ 1 + - Ц - Ас/А: У ]/2 (/I, - Л)"',

£,5=-р-М1 + £ДЛ5/Ч)г]/2 А,1.

В третьей главе получена физико-математическая модель ИСН, на основе которой выполнен анализ рабочего процесса аппарата. Выявлены оптимальные диапазоны значений режимных и геометрических параметров ИСН.

Различие между импульсной и непрерывной струей прежде всего в том, что вовлечение пассивной среды в со-направленное со струей движение вызывается не только сдвиговыми силами, но и силами давления, которые возникают при движении отсеков струи как жидких поршней.

Принципиальная схема струйного насоса с импульсной подачей активной жидкости показана на рис. 6. Прерыватель 4 создает импульсную подачу активной жидкости из камеры 1 через сопло 3 в камеру смешения 6. Низконапорная жидкость эжектируется импульсной струей из приемной камеры 2. В камере смешения 6 происходит энергообмен между потоками в процессе

JÚLi

Р 5

te,

Р,\;\ Т I

&Ш7Ьа-Г

ta

1 2 3 JIML 5 6 7' Рис. 6. Принципиальная схема ИСН

их перемешивания. Смесь двух потоков через диффузор 7 нагнетается в напорную полость 5.

Рабочий процесс в импульсном эжекторе является циклическим. Каждый цикл включает две фазы, соответствующие открытию и закрытию канала активного потока. Открытие канала вызывает разгон жидкости в проточной части эжектора и вовлечение пассивной жидкости из камеры 2 за счет сдвиговых сил. При закрытом канале активного потока движение жидкости в смесительной камере 6 и диффузоре 7 происходит по инерция с одновременным вовлечением в сонаправленное движение дополнительной массы из приемной камеры 2.

В дальнейшем размеры камеры 1, 2 и 5 принимаются достаточно большими, чтобы сгладить пульсацию давления в них и обеспечить, тем самым, установившееся течение жидкости во всех подводящих и отводящих трубопроводах.

Системы уравнений, описывающие движение жидкости в ИСН, запишем, полагая колебания низкочастотными, включения и отключения канала активного потока прерывателем мгновенными, а "инерционную" длину кольцевого канала пассивного потока пренебрежимо малой (Лз=0).

В фазе разгона (0 </ <!р) канал активного потока открыт и скорость истечения на срезе сопла иА1 > 0 (рис. 6). Следовательно, с учетом описанных выше допущений, уравнения изменения скорости течения жидкости в элементах проточной части ИСН, полученные из системы дифференциальных уравнений (6), после соответствующих преобразований в безразмерных координатах примут вид:

- для фазы разгона (0 <© <0,,)

25/' ~Ь{} + ^*+ т ^ _ ^(1+^}+(1"2П)~^'М

<р,=ч>а&+9„Л-п) ' <9)

25* • ■^ = (1 + 4 )(1 - Яз) + < + <р„з • \<рп\

- для фазы торможения (©р <0 <1)

(Ю)

Здесь 0 = tIT- относительное время в цикле; 0Р = tp/T- параметр разрывности струи есть отношение продолжительности фазы разгона tp к длительности всего цикла Т; Sh = li:JT-u„_ - число Струхаля.

Коэффициент эжекции с учетом выражений (9) и (10) после ряда преобразований будет определяться по следующей формуле:

/ . /ет S

1-П

Q

\<P„,d& \<p„de

(П)

Математические расчеты, выполненные в диссертации, производились с использованием программного пакета .\lathCAD версии 14, установленного в

Рис. 7. Влияние относительного напора и параметра разрывности потока на

зависимость коэффициента »кекшш от относительной плошали сопла Для расчета различных характеристик рабочего процесса ИСН по описанным выше уравнениям (9), (10) и (11) в математическом пакете МаШСАГЭ был составлен комплекс программ. Рабочий процесс импульсного эжектора при расчетах считался установившимся (устойчивым) в том случае, если абсолютное отклонение коэффициентов эжекции а за два последних цикла, друг от друга, не превышало 1%. Общее число рассчитываемых последовательных циклов работы насоса равнялось п и принималось равным 50.

Число шагов интегрирования методом Рунге-Кутта с фиксированным шагом при расчете систем дифференциальных уравнений импульсной эжек-ции (9), (10) и (11) было принято равным 10000. Большее число шагов интегрирования проводило к существенному увеличению времени расчета при минимальном повышении точности, а меньшее - к интенсивному росту погрешности расчета.

На рис. 7 представлена зависимость коэффициента эжекции а от относительной площади сопла О при различных значениях коэффициента разрывности струи &р, вычисленная для нескольких значений относительного напора к. Отношение инерционных длин сопла и проточной части %=■ 20. Число Струхаля Бк = 0,01. Из графиков видно, что при &р = 0,1...0,07 происходит значительный рост коэффициента эжекции. Например, при к = 0,2 максимальное значение а импульсного эжектора составляет 2 и превышает максимально достижимый коэффициент эжекции КСН равный 1,25 примерно в 1,6 раза. При этом оптимальные значения относительной плошади сопла находятся в диапазоне 0,56...0,6. Подобным образом были выявлены оптимальные диапазоны значений прочих параметров работы ИСН, на их основе построена оптимизированная напорная характеристика эжектора (см. рис. 8).

ч-

0 0.5 1 1,5 2 2,5 3 .4.5 4 а Рис. 9. Сравнение КПД двух мшив эжекторов

0 0.5 1 1,5 2 2.5 3 3.5 4 а Рис. 8. Напорные характеристики двух типов струнных аппаратов

Результатом выполненного в диссертации анализа рабочего процесса ИСН явились следующие положения.

1. Основными параметрами рабочего процесса в аппаратах с импульсной струей являются коэффициент эжекции а, относительный напор А, число Струхаля Бк, коэффициент разрывности струи 0Г, соотношение инерционных длин элементов проточной части % и относительная площадь сопла £2 . В то время как для классического струйного насоса коэффициент эжекции а является функцией лишь к и О..

2. При коэффициенте эжекции а <3,1 имеет место значительное увеличение КПД ИСН по сравнению с классическим струйным аппаратом (рис. 9).

3. Существует ряд предпочтительных значений режимных и геометрических параметров ИСН при которых производительность и КПД аппарата наибольшие. В рамках выполненных исследований предпочтительными значениями параметров являются: х= 17...23; Бк = 0,008...0,012; О = 0,56...0,6; ©р = 0,1.. .0,07. Причем для каждого относительного напора к существует оп-

тимальный набор параметров Л'/г, 0/;, у из обозначенных выше диапазонов, при которых коэффициент эжекции а и КПД максимальны.

4. Выход за диапазоны оптимальных значений параметров ¿"/г, /;, ^ & ведет либо к резкому снижению коэффициента эжекции, либо к колебаниям его значения и как результат - неустановившемуся режиму работы насоса.

В четвертой главе выполнена экспериментальная и численная апробация физико-математической модели нестационарной эжекции и полученной на ее основе модели рабочего процесса импульсного эжектора.

Системы дифференциальных уравнений (6) и (7), выведенные в Главе 2, описывают процесс эжектнрования пассивного потока активным в жидкостных струйных насосах. В рамках принятых ограничений данная физико-математическая модель является универсальной, т. е. позволяет рассчитать режимы работы и характеристики таких эжекторных устройств как: классические струйные аппараты с традиционным протеканием рабочего процесса (КСН); клапанные эжекторы; импульсные струйные насосы с прерывисто-пульсирующей подачей активного потока (ИСН).

Рис. 10. Сравнение расчетных характеристик КСН с данным» экспериментальны* исследований Р. П. Сазонова (ВТН)

1.2 0.» 0.4 0

. Сравнение расчетных динамических характеристик КСН сданными численно! о эксперимента

3.0

1.5

о.о: о,(1б о.| о.14 о.1 к .ад

Рис. 13. Зависимое 1Ь коэффициента эжекции от числа Струха.1я при ра (личных шачениях |>1 ноеще.н.шн о шшора:

• - эксперпмепи.чыше данные ьрн А ~ 0.00: ■ - экспериментальные данные при /; - 0.05

О 0.2 0.4 04. 0.8 1.0 Рис. 12. Сравнении расчётных характеристик с данными эксперимента, выполненною Е. К. Спиридоновым и В. К. Темновыч:

• = 0.1: ©„ = 0.35 ■ -Л-0,1 ;(->,-0,51 ♦-А-0.2:0.. = 0.35 * - Л = 0.2: 0. = 0.51 О-Л'0.3:0,-0.51

С целью подтверждения правомерности использования в реальных технических системах расчетов по предложенной физико-математической модели нестационарной эжекции рассмотрены три выше обозначенных случая ее физического применения посредством сравнения экспериментальных и рас-

четных данных (см. рис. 10, 12, 13). Кроме того, выполнено трехмерное численное моделирование переходного процесса классического струйного насоса, включающего запуск и выход на стационарный режим работы, для последующего сопоставления полученных результатов с данными расчета по предложенной аналитической модели (см. рис. 11).

Трехмерная модель динамического насоса трения, выполненная в программном пакете /\KSYS СТХ, была предварительно апробирована путем повторения численно физического эксперимента, выполненного Я. Г Шапиро (МАИ). Сравнение результатов последующего моделирования с данными, полученными при расчете по предложенной в диссертации одномерной физико-математической модели нестационарной эжекции, подтвердило ее адекватность, с одной стороны, и перспективность применения методов численного трехмерного моделирования, с другой (см. рис. 11).

Итоговые результаты экспериментальной апробации физико-математической модели нестационарной эжекции представлены в табл. 1.

Анализ данных, представленных в табл. 1, позволяет сделать вывод о том, что использование предложенной в главе 2 физико-математической модели нестационарной эжекции и, следовательно, полученной на ее основе в главе 3 модели рабочего процесса импульсного эжектора вполне обосновано и правомерно.

Таблица 1

Результаты экспериментальной апробации физико-математической модели нестационарной эжекции

Область применения физико-математической модели нестационарной эжекции Классический струйный насос (эжектирование сдвиговыми силами) Клапанный эжектор (эжектирование силами давления) Импульсный эжектор (Эжектирование силами трения и давления)

Режим работы эжектора стационарный стационарный, переходный установившийся

Рабочая среда вода

Тип эксперимента физический численный физический

Авторы эксперимента Г И. Сазонов М.Ф Губин, Ю.Н. Горностаев К.А. Либицкий А.Л. Дурасов Е. К. Спиридонов, В.К. Темнов Е. К. Спиридонов А.А. Дурасов

Максимальное расхождение данных расчета и эксперимента 9% 7% 8% 9% 7%

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 1. Показано, что рабочий процесс традиционного струйного насоса с непрерывной подачей активного потока определяется как статическими, так и динамическими характеристиками. Последняя отражает переходный процесс запуска и выхода эжектора на стационарный режим работы. Причем, на динамическую напорную характеристику а =/(/), т) вместе с геометрическим

параметром £2 существенное влияние оказывает соотношение инерционных длин /элементов проточной части струйного насоса.

2. Получена передаточная функция жидкостного струйного насоса, представленная комбинацией из трёх апериодических звеньев. Показано, что в рамках линейной математической модели эжектор является устойчивым звеном гидросистемы.

3. Установлено, что геометрические параметры /ий оказывают заметное влияние на продолжительность переходного процесса, которая возрастает как при увеличении соотношения инерционных длин проточной части аппарата, так и при уменьшении относительной площади сопла. При определенных значениях геометрических параметров (Q и yj и относительного напора h переходная характеристика о. =/(т) имеет максимумы, заметно превышающие значения а, соответствующие установившемуся режиму работы аппарата.

4. Определено, что в отличие от классического струйного насоса основными параметрами рабочего процесса в аппаратах с импульсной струей являются не только относительный напор h, относительная площадь сопла Q, но и число Струхаля Sh, коэффициент разрывности струи ©;J, соотношение инерционных длин элементов проточной части

5. Численным анализом рабочего процесса импульсного струйного насоса показана возможность значительного увеличения его КПД по сравнению с классическим струйным аппаратом. При этом выявлены предпочтительные диапазоны значений параметров эжектора: Sh = 0,008...0,012; Q = 0,56...0,6; 0,, = 0,1...0,07; х~ 17...23. Выход за диапазоны оптимальных значений параметров Sh, h, х, может привести либо к резкому снижению коэффициента эжекции, либо к неустойчивой работе аппарата, сопровождающейся колебаниями коэффициента эжекции.

6. Апробирована выполненная в программном пакете ANSYS CFX трехмерная модель рабочего процесса динамического насоса трения путем сравнения результатов моделирования с данными физического эксперимента. Произведен численный расчет переходного процесса струйного насоса при его запуске и выходе на стационарный режим работы. Сравнение результатов моделирования с данными, полученными при расчете по предложенной одномерной физико-математической модели нестационарной эжекции, подтвердило ее адекватность, с одной стороны, и перспективность применения методов трехмерного моделирования, с другой стороны.

7. Экспериментальная апробация физико-математической модели подтверждает ее обоснованность и правомерность. Полученные уравнения нестационарной эжекции могут служить основой как для динамического анализа существующих струйных аппаратов, так и для разработки новых гидро-пневмосистем, включающих эжекторные установки.

Список работ по теме диссертации

В изданиях, рекомендованных ВАК

1. Спиридонов, Е. К. Характеристики нестационарной эжекции в жидкостном струйном насосе / Е. К. Спиридонов, А. А. Дурасов// Вестник ЮУрГУ. Сер. «Машиностроение». - 2007 - №25[97], вып. 10. - С. 35 - 44.

2. Спиридонов, Е. К. Моделирование нестационарной эжекции / Е. К. Спиридонов, А. А. Дурасов // Вестник ЮУрГУ. Сер. «Машиностроение». -2009. - № 11 [ 144], вып. 13. - С. 28 - 37

В других изданиях

3. Спиридонов, Е. К. О применении и совершенствовании струйных аппаратов в нефтегазовой промышленности / Е. К. Спиридонов, А. А. Дурасов // Гидромашины, гидроприводы, гидропневмоавтоматика: Тезисы докладов международной научно-технической конференции. - М.: Изд. МГТУ им. Баумана, 2005.-75 с.

4. Спиридонов, Е. К. О характеристиках эжекторов при прерывистой подаче активной среды / Е. К. Спиридонов, А. А. Дурасов // Динамика машин и рабочих процессов: Сб. докл. Всероссийской научно-технической конференции 10 - 12 апреля 2007 г. - Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2007. - 168 с.

5. Спиридонов, Е. К. О нестационарной эжекции в струйном насосе / Е. К. Спиридонов, А. А. Дурасов // Международная научно-техническая конференция. М43 «ECOPUMP.RU'2007. Эффективность и экологичность насосного оборудования»: Тезисы докладов. - М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. - 56 с.

6. Дурасов, А. А. Моделирование нестационарной эжекции / А. А. Дурасов, Е. К. Спиридонов // Гидромашины, гидроприводы, гндропневмоавтома-тика: Тезисы докладов XII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. - 96 с.

Издательский центр Южно-Уральского государственного университета

Подписано в печать 18.09.2009. Формат 60x84 1/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 0,93. Уч.-изд. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ 408/440.

Отпечатано в типографии Издательского центра ЮУрГУ. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Принцип действия жидкостных динамических насосов трения.

1.2. Конструкции и основные направления развития струйных аппаратов.

1.3. Теоретические разработки в области струйной техники.

1.3.1. Развитие теории струйных аппаратов.

1.3.2. Величины, характеризующие рабочий процесс в струйном насосе.

1.3.3. Статические характеристики и профилирование проточной части.

1.3.4. Эжектнрование жидкости прерывистой струей.

Выводы по главе. Цели и задачи исследования.

2. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ЭЖЕКЦИИ В ЖИДКОСТНОМ СТРУЙНОМ НАСОСЕ.

2.1. Уточненная одномерная физико-математическая модель рабочего процесса в струйном насосе.

2.2. Статическая характеристика жидкостного эжектора.

2.3. Динамические характеристики работы струйного насоса.

2.4. Передаточная функция жидкостного струйного насоса.

Выводы по главе.

3. РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ИМПУЛЬСНОЙ ЭЖЕКЦИИ В СТРУЙНЫХ НАСОСАХ.

3.1. Расчетная модель.

3.2. Алгоритм расчета и переходный процесс импульсного эжектора.

3.3. Закономерности изменения скоростей потоков жидкости в проточной части импульсного струйного аппарата.

3.4. Характеристики эжектора с импульсной подачей активной среды.

3.5. Напорная характеристика и КПД импульсного жидкостного насоеа.

Выводы по главе.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ЭЖЕКЦИИ.

4.1. Классический струйный насос.

4.2. Численное моделирование рабочего процесса жидкостного эжектора.

4.3. Клапанный водоводяной эжектор.

4.4. Водоводяной эжектор с импульсной подачей активного потока.

4.4.1. Конструкция и принцип работы экспериментальной установки.

4.4.2. Методика проведения экспериментального исследования.

4.4.3. Обработка экспериментальных данных.

4.4.4. Сравнение расчетной и экспериментальной зависимостей коэффициента эжекции от числа Струхаля.

Выводы по главе.

Среди гидро- и газодинамических машин струйные насосы (эжекторы) принадлежат к числу наиболее распространенных. Если учесть, что эжекторы, выполняя определенные технологические функции, работают в гидросистемах, как правило, непрерывно и длительное время, то даже незначительное повышение их эффективности приводит в итоге к существенной экономии энергии и рабочей среды (жидкой или газообразной).

Эффективное применение струйного насоса в гидросистемах требует глубокого знания гидродинамики рабочего процесса, статических и динамических характеристик аппарата. К настоящему времени для стационарных (неизменяемых во времени) режимов работы создана достаточно корректная теория эжек-ционных устройств с жидкими активными и пассивными средами. Однако в большинстве гидросистем эжекторы продолжительное время работают в нестационарных условиях, например, при запуске системы или в процессе ее регулирования.

Представленная диссертация является одним из результатов цикла научных исследований, проводимых кафедрой «Гидравлика и гидропневмосисте-мы» Южно-Уральского государственного университета, посвященных совершенствованию методов расчета жидкостных струйных' насосов с непрерывной и прерывисто пульсирующей подачей рабочего потока, а также систем на их основе. Диссертация состоит из четырех глав, основных выводов и списка литературы.

В первой главе диссертации рассматриваются существующие конструкции струйных насосов с различными способами подачи активного потока, а также методики их расчета, формулируются цели и задачи исследования. Во второй главе приводится вывод уточненной физико-математической модели нестационарной эжекции, выполняется анализ статических и динамических характеристик работы струйного насоса с непрерывной подачей активного потока. Третья глава посвящена выводу физико-математической модели рабочего процесса импульсного жидкостного струйного насоса, расчету и анализу характеристик, отражающих его работу. Выявляются режимы работы импульсного эжектора, позволяющие иметь более высокую производительность по сравнению с классическим струйным насосом. В четвертой главе приводятся результаты экспериментального исследования физико-математической модели нестационарной эжекции и полученной на ее основе модели рабочего процесса импульсного эжектора.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Показано, что рабочий процесс традиционного струйного насоса с непрерывной подачей активного потока определяется как статическими, так и динамическими характеристиками. Последняя отражает переходный процесс запуска и выхода эжектора на стационарный режим работы. Причем, на динамическую напорную характеристику а =/{к, г) вместе с геометрическим параметром существенное влияние оказывает соотношение инерционных длин х элементов проточной части струйного насоса.

2. Получена передаточная функция жидкостного струйного насоса, представленная комбинацией из трёх апериодических звеньев. Показано, что в рамках линейной математической модели эжектор является устойчивым звеном гидросистемы.

3. Установлено, что геометрические параметры ^ и О оказывают заметное влияние на продолжительность переходного процесса, которая возрастает как при увеличении соотношения инерционных длин проточной части аппарата, так и при уменьшении относительной площади сопла. При определенных значениях геометрических параметров (О и х) и относительного напора к переходная характеристика а =/(г) имеет максимумы, заметно превышающие значения а, соответствующие установившемуся режиму работы аппарата.

4. Определено, что в отличии от классического струйного насоса основными параметрами рабочего процесса в аппаратах с импульсной струей являются не только относительный напор к, относительная площадь сопла О, но и число Струхаля коэффициент разрывности струи 0Р, соотношение инерционных длин элементов проточной части Х

5. Численным анализом рабочего процесса импульсного струйного насоса показана возможность значительного увеличения его КПД по сравнению с классическим струйным аппаратом. При этом выявлены предпочтительные диапазоны значений параметров эжектора: Бк = 0,008.0,012; О, = 0,56.0,6; 0,1.0,07; x~ 17.23. Выход за диапазоны оптимальных значений параметров Sh, h, Х-> ^ может привести либо к резкому снижению коэффициента эжекции, либо к неустойчивой работе аппарата, сопровождающейся колебаниями коэффициента эжекции.

6. Апробирована выполненная в программном пакете ANS YS CFX трехмерная модель струйного насоса путем сравнения его результатов с данными физического эксперимента. Произведен численный расчет переходного процесса струйного насоса при его запуске и выходе на стационарный режим работы. Сравнение результатов моделирования с данными, полученными при расчете по предложенной в диссертации одномерной физико-математической модели нестационарной эжекции, подтвердило ее адекватность, с одной стороны, и перспективность применения методов численного трехмерного моделирования, с другой стороны.

7. Экспериментальная апробация физико-математической модели подтверждает ее обоснованность и правомерность. Полученные уравнения нестационарной эжекции могут служить основой как для динамического анализа существующих струйных аппаратов, так и для разработки новых гидропневмо-систем, включающих эжекторные установки.

1. А. с. 309304 СССР, МКИ1 F 04 F 5/48. Струйный насос / А. А. Аноп, С. М. Иодко (СССР). -№ 168776/24-6; заявлено 23.08.71; опубликовано 11.07.73, Бюл. №30.-2 с.

2. А. с. 549600 СССР, МКИ2 F 04 F 5/04. Многосопловой эжектор / Е. К. Спиридонов, В. К. Темнов (СССР). -№ 2125761/06; заявлено 18.04.75; опубликовано 05.03.77, Бюл. №9.-2 с.

3. А. с. 626252 СССР, МКИ2 F 04 F 5/14. Эжектор / В. И. Варцаба (СССР). -№ 2443943/25-06; заявлено 10.01.77; опубликовано 30.09.78, Бюл. № 36. 2 с.

4. А. с. 684162 СССР, МКИ2 F 04 F 5/02. Водоструйный эжектор / Г. И. Ефимочкин (СССР). № 2597729/25-06; заявлено 28.03.78; опубликовано 05.09.79, Бюл. №33.-2 с.

5. А. с. 800434 СССР, МКИ3 F 04 F 5/42, В 64 D 13/08. Эжектор / В. Е. Щербаков, Ф. С. Югай, Л. А. Норкина (СССР). № 2753508/25-06; заявлено 13.04.79; опубликовано 30.01.81, Бюл. №4.-2 с.

6. А. с. 901654 СССР, МКИ3 F 04 F 5/14. Струйный насос / Ю. М. Ермаков, 3. С. Проскуряков, А. С. Щербаков (СССР). № 2913077/25-06; заявлено 14.04.80; опубликовано 30.01.81, Бюл. № 4. -2 с.

7. A.c. 1041766 СССР, МКИ3 F 04 F 5/02. Струйный аппарат / Я. С. Теп-лицкий П. Е. Коршунов, Г. М. Бахронова, Д. М. Горловский, О. С. Чехов (СССР). -№2883717/25-06; заявлено 19.02.80; опубл. 15.09.83, Бюл. №34. 3 с.

8. A.c. 1386752 СССР, МКИ4 F 04 F 5/04. Эжектор / И. И. Рошак, А. В. Городивский, П. В. Косяков, Л. В. Городивский (СССР). №4133772/25-06; заявлено 14.10.86; опубл. 07.04.88, Бюл. №13. -2 с.

9. A.c. 1418498 СССР, МКИ4 F 04 F 5/04. Эжектор / А. В. Городивский, А. В. Бакин, И. И. Рошак, П. В. Косяков, Л. В. Городивский (СССР). -№4154374/25-06; Заявлено 01.12.86; опубл. 23.08.88, Бюл. №31. -2 с.

10. A.c. 1483106 СССР, МКИ5 F 04 F 5/02. Эжектор/ Е.К. Спиридонов, В. К. Темнов, А. П. Спиридонов, В. В. Шмаков, М. А. Чепкасов (СССР).4170435/25-29; заявлено 30.12.86; опубл. 30.05.89. Бюл. №20. 2 с.

11. Абрамович, Г. А. Теория турбулентных струй / Г. А. Абрамович. М.: Физико-математическая литература, 1960. - 715 с.

12. Абрамович, Г. Н. Прикладная газовая динамика / Г. Н. Абрамович. -М.: Наука, 1976.-888 с.

13. Абрамович, Г. Н. Турбулентные свободные струи жидкостей и газов / Г. Н. Абрамович. М. : Госэнергоиздат, 1948.-288 с.

14. Альтшуль, А. Д. Гидравлические сопротивления / А. Д. Альтшуль. М. : Недра, 1982.-224 с.

15. Антонов, В. П. Исследование низконапорного газовоздушного эжектора при прерывисто пульсирующем истечении активного потока: автореф. дис.канд. тех. наук: Антонов В. П. В. Владивосток, 1972. - 21 с.

16. Атнабаев, 3. М. Совершенствование эксплуатации скважин установками электроцентробежных насосов с эжекторами на месторождениях западной Сибири: автореф. дисс. канд. техн. наук: 25.00.17 / Атнабаев Зуфар Магдано-вич. Уфа, 2007. - 25 с.

17. Барабаш, В. М. Процессы переноса в турбулентных потоках с интенсивным внешним источником турбулизации / В. М. Барабаш // Теоритические основы химической технологии. 1994. - Т. 218, № 2. - С. 110-117.

18. Берман, JI. Д. К выбору рационального профиля проточной части струйного аппарата / JI. Д. Берман // Известия ВТИ / ВТИ. 1950. - № 3. - С. 13-15.

19. Берман, JI. Д. Методика расчета водоструйного эжектора / Л. Д. Берман, Г. И. Ефимочкин // Теплоэнергетика. 1964. - № 8. - С. 92-94.

20. Берман, Л. Д. Расчетные зависимости для водоструйных эжекторов / Л. Д. Берман, Г. И. Ефимочкин // Теплоэнергетика. -1964. №7. - С. 44-48.

21. Берман, Л. Д. Теория и расчет водоводяных струйных насосов / Л. Д. Берман // Известия ВТИ / ВТИ. 1935. - № 3. - С. 13-16.

22. Болдов, Н. Г. Исследование гидравлических характеристик и параметров конических насадков / Н. Г. Болдов // Труды ВНИИ по сбору, подготовке итранспортированию нефти и нефтепродуктов. 1978. - №20. — С. 45-68.

23. Боровых, А. Е. Одномерная теория водоструйного насоса с изобарическим смешением в приемной камере / А. Е. Боровых // Известия вузов. Сер. Машиностроение. 2003. - № 12. - С. 20 - 29.

24. Боровых, А. Е. Одномерная теория газового эжектора с изобарическим смешением в приемной камере / А. Е. Боровых // Вестник УГАТУ / УГАТУ. -2002.-Т. З.-С. 91-97.

25. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. 13-е изд., исправленное. - М.: Наука, 1986.-544 с.

26. Бушу ев, В. А. Исследование характеристик конических сопел при свободном пересечении и совершенно сжатии струи / В. А. Бушу ев // Труды метрологических институтов СССР. 1972. - вып. 135. - С. 124-135.

27. Вулис, Л. А. Об эффективном управлении распространением свободной турбулентной струи / Л. А. Вулис // Известия АН СССР. Сер. мжг. — 1966. -№6.-С. 173-178.

28. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов. Второе издание. Перераб. / Т. М. Башта и др.. — М. : Машиностроение, 1982.-433 с.

29. Гинзбург, Я. Л. О механизме влияния условий входа на сопротивление диффузоров / Я. Л. Гинзбург, И. Е. Идельчик // Инженерно-физический журнал. 1969.-Т. 16, № З.-С. 413-416.

30. Гончаров, В. Н. Теория эжектора / В. Н. Гончаров. Новочеркасск, 1930.

31. Губин, М. Ф. Применение эжекторов на гидроэлектростанциях / М. Ф. Губин, Ю. Н. Горностаев, К. А. Любицкий. — М. : Энергия, 1971. 87 с.

32. Емцев, Б. Т. Техническая гидромеханика: Учебник для вузов по специальности «Гидравлические машины с средства автоматики». 2-е изд., перераб. и доп. / Б. Т. Емцев. - М.: Машиностроение, 1987. - 440 с.

33. Ермаков, А. С. Особенности перемешивания жидких сред при высокихскоростях диссипации энергии / А. С. Ермаков, А. Н. Веригин // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 1996. — № 3. - С. 13-14.

34. Жлобич, А. В. Некоторые особенности работы эжектора на пульсирующем потоке газа / А. В. Жлобич // Труды ТЭМИИТ / ТЭМИИТ 1960. -вып. 29.-С. 214-225.

35. Идельчик, И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М. О. Штейнберга. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 672 с.

36. Калачев, В. В. Рабочий процесс струйных насосов на переменных режимах / В. В. Калачев, Л. Г. Подвидз // Транспортное и энергетическое машиностроение. 1988. - С. 41-45.

37. Каменев, П.Н. Гидроэлеваторы в строительстве / П. Н. Каменев. — М. : Стройиздат, 1964.-403 с.

38. Карамбиров, С. Н. Возможности улучшения характеристик струйных насосов / С. Н. Карамбиров, В. Ф. Чебаевский // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2005. - № 2. - С. 26-28.

39. Карамбиров, С. Н. К выбору оптимальных безразмерных параметров струйного насоса / С. Н. Карамбиров // Науч. тр. Моск. гидромелиор. ин-та. -1981.-Т. 71.-С. 105-111.

40. Карамбиров, С. Н. К выбору оптимальных безразмерных параметров струйного насоса / С. Н. Карамбиров // Научн. тр. МГМИ. 1981. - Т. 71. - С. 105-111.

41. Кирилловский, Ю. Л. Расчет струйных насосов и установок / Л. Г. Подвидз, Ю. Л. Кирилловский // Труды ВНИИгидромаша / ВНИИгидромаш. 1968. -вып. 38.-С. 44-97.

42. Климонтович, Ю. Л. Турбулентное движение и структура хаоса: Новый подход к статической теории открытых систем / Ю. Л. Климонтович. М.: Наука, 1990.-320 с.

43. Кудрин, О. И. Пульсирующее реактивное сопло с присоединением дополнительной массы / О. И. Кудрин // Труды МАИ. 1958. - вып. 97. - С. 98

44. Кэрнс, На. Оптимизация водоструйных насосов / На. Кэрнс // Энерг. машины и установки. 1969. - № 1. — С. 92-102.

45. Лебедев, И. В. Элементы струйной автоматики / И. В. Лебедев, С. Л. Трескунов, В. С. Яковенко. М. : Машиностроение, 1973. - 360 с.

46. Левин, В. С. Аэродинамические принципы работы элементов гидропневмоавтоматики / Под ред. Б. Т. Емцева. М. : МЭИ, 1984. - 56 с.

47. Ложков, Е. Ф. Исследование гидротранспортных установок с гидроэлеваторам: Автореф. дис. . канд. тех. наук: Ложков Е. Ф. Челябинск, 1974. - 23 с.

48. Лойцянский, Л. Г. Механика жидкости и газа / Л. Г. Лойцянский. М.: Наука, 1987.-840 с.

49. Лямаев, Б. Ф. Гидроструйные насосы и установки / Б. Ф. Лямаев. Л. : Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1988. - 256 с.

50. Монин А. С. Статистическая гидромеханика (теория турбулентности). Изд. 2-е перераб. и доп. / А. С. Монин, А. М. Яглом. Спб.: Гидрометиоиздат, 1992.-696 с.

51. Моффат, Г. Некоторые направления развития теории турбулентности / Г. Моффат // Современная гидродинамика. Успехи и проблемы. Пер. с англ. М.: Мир, 1984.-501 с.

52. Нохрин, О. В. Передаточная функция линейной модели жидкостного эжектора / О. В. Нохрин, Е. К. Спиридонов // Исследование силовых установок шасси тракторных и тяговых машин: Темат. сб. науч. тр. — Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 1998.-С. 122-126.

53. Пат. 3650637 США, МКИ1 F 04 F 5/42, F 04 F 5/46, F 04 F 5/00. Asymmetrical jet ejector / D. W. Amick. № 3650637; заявлено 27.04.1970; опубликовано 21.03.1972, Бюл. №9.-5 с.

54. Подвидз, Л. Г. Расчет оптимального струйного насоса для работы на разнородных и однородных жидкостях / Л. Г. Подвидз, Ю. Л. Кирилловский // Труды ВИГМ / ВИГМ. 1963. - вып. 32.- С. 114-128.

55. Подвидз, JI. Г. Эжектирование жидкости при импульсном периодическом течении активной струи / Л. Г. Подвидз, В. В. Калачев // Динамика пнев-могидравлических систем: темат. сб. науч. тр. Челябинск, 1985. — С. 52-62.

56. Сазонов, Р. П. Экспериментальное исследование водяных струйных насосов с цилиндрической камерой смешения / Р. П. Сазонов / Известия ВТИ / ВТИ.- 1949.-№11.-с. 13-17.

57. Сазонов, Ю. А. Разработка герметичных насосов / Ю. А. Сазонов // Химическое и нефтяное машиностроение. 1995. - №8. - С. 10-11.

58. Сборник задач по машиностроительной гидравлике: Учеб. пособие для машиностроительных вузов / Д. А. Бутаев и др. ; Под. ред. И. И. Куколевско-го, Л. Г. Подвидза. 4-е изд., перераб. - М. : Машиностроение, 1981. - 464 с.

59. Смолдырев, А. Е. Гидро- и пневмотранспорт в металлургии (техника и технология, инженерные расчеты) / А. Е. Смолдырев. М.: Металлургия, 1985. -280 с.

60. Соколов, Е. Я. Струйные аппараты 3-е изд., перераб. / Е. Я. Соколов, H. М. Зингер. - М. : Энергоатомиздат, 1989. - 352 с.

61. Спиридонов, Е. К. Математическое моделирование нестационарной эжекции в струйном насосе / Е. К. Спиридонов // Вестник ЮУрГУ. Сер. Машиностроение. 2003. -№ 1.-С. 151-155.

62. Спиридонов, Е. К. Моделирование нестационарной эжекции / Е. К. Спиридонов, А. А. Дурасов // Вестник ЮУрГУ. Сер. «Машиностроение». -2009. -№ 11 144., вып. 13.-С. 28-37.

63. Спиридонов, Е. К. Об одном пути повышения эффективности водовоз-душного эжектора / Е. К. Спиридонов, В. К. Темнов // Динамика машин и рабочих процессов. Сб. науч. тр. / ЧПИ. 1975. -№162. - С. 184-189.

64. Спиридонов, Е. К. Расчёт струйного насоса для гидросистем водоотлива и опорожнения ёмкостей / Е. К. Спиридонов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2005. - № 2. - С. 21 - 25.

65. Спиридонов, Е. К. Формирование жидкой прерывистой струи / Е. К. Спиридонов // Динамика пневмогидравлических систем / Под ред. А. Г. Бур-гвица. Челябинск: ЧПИ, - 1983. - С. 42-52.

66. Спиридонов, Е. К. Характеристики клапанного эжектора / Е. К. Спиридонов, Е. К. Темнов // Изв. вузов СССР. Сер. Энергетика. 1976. - № 6. - С. 110-115.

67. Спиридонов, Е. К. Характеристики нестационарной эжекции в жидкостном струйном насосе / Е. К. Спиридонов, А. А. Дурасов // Вестник ЮУрГУ. Сер. «Машиностроение». 2007. - №2597., вып. 10. - С. 35 - 44.

68. Спиридонов, Е. К. Экспериментальное исследование жидкой прерывистой струи / Е. К. Спиридонов // Изв. вузов СССР. Сер. Энергетика. 1986. - № 2.-С. 114-117.

69. Спиридонов, Е.К. Гидродинамика нестационарной эжекции / Е.К. Спиридонов // Аэрокосмическая техника и высокие технологии 2002. Материалы

70. Всероссийской научно- технической конференции / Под ред. Ю.В. Соколина и

71. A.A. Чекалина. Пермь: ПГТУ, 2002. - 249 с.

72. Спиридонов, Е.К. Теоретические основы расчета и проектирования жидкостногазовых струйных насосов: дис.д.т.н. : 05.04.13 / Спиридонов Евгений Константинович. Челябинск, 1996. - 292 с.

73. Степанов, А. И. Центробежные и осевые насосы. Теория, конструирование и применение / А. И. Степанов. М. : Машгиз, - 1960. - 464 с.

74. Темнов, В. К. Влияние вязкости жидкости на характеристики эжектора / В. К. Темнов // Известия вузов. Сер. Машиностроение. 1987. - № 10. - С. 70 -75.

75. Темнов, В. К. Вопросы эффективности работы жидкостных эжекторов /

76. B. К. Темнов // Наука и технологии. Труды XXIII Российской школы. Специальный выпуск, посвященный 60-летию Южно-Уральского государственного университета. Российская академия наук. Миасс, 2003. - С. 432 - 438.

77. Темнов, В. К. К теории жидкостно-газового эжектора с прерывистой струей / В. К. Темнов, Е. К. Спиридонов // Изв. вузов СССР. Сер. Энергетика. -1979. -№ 8. -С. 76-78.

78. Темнов, В. К. О влияние положения сопла на характеристики жидкостного эжектора / В. К. Темнов // Известия вузов. Сер. Машиностроение. 1975. -№ 1.-С. 96- 100.

79. Темнов, В. К. Об эжекции прерывистой струей / В. К. Темнов, Е. К. Спиридонов // Изв. вузов СССР. Сер. Энергетика. 1976. - № 9. - С. 94-98.

80. Темнов, В. К. Основы теории жидкостных эжекторов / В. К. Темнов. -Челябинск: ЧПИ, 1971. - 88 с.

81. Темнов, В. К. Расчет и проектирование жидкостных эжекторов: учебное пособие / В. К. Темнов, Е. К. Спиридонов. Челябинск: ЧПИ, - 1984. - 44 с.

82. Темнов, В. К. Экспериментальное исследование жидкостного эжектора с прерывистой струей / В. К. Темнов, Е. К. Спиридонов // Динамика машин и рабочих процессов. Сб. науч. тр. / ЧПИ. 1975. - №162. - С. 178-179.

83. Темнов, B.K. Оптимальные условия работы гидроэлеватора в системе напорного гидротранспорта / В. К. Темнов, Е.Ф. Ложков // Гидротехническое строительство. — 1970. — № 5. С. 34—37.

84. Фридман, Б. Э. Гидроэлеваторы / Б. Э. Фридман. М. : Машгиз, 1960. -324 с.

85. Хартман, К Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / К. Хартман и др.. -М.: Мир, — 1977. 551 с.

86. Хлебников, И. А. Исследование водоструйного насоса и его применение в железнодорожном водоснабжении: Автореф. дис. . канд. техн. наук: Хлебников И. А. Л., - 1951. - 25 с.

87. Чебаевский, В. Ф. Гидравлические характеристики труб Вентури, предназначенных для автоматизации насосных станций / В. Ф. Чебаевский, A.M. Байрамуков // Сб. тр. ЦБНТИ Минводхоза СССР. 1985. - Сер. 8, вып. 10. - 7 с.

88. Шапиро, Я .Г. Экспериментальное исследование жидкостного эжектора / Я. Г. Шапиро // Научн. тр. МАИ. 1950. - вып. 97. - С. 191-236.

89. Coleman, G. N. Direct numerical simulation of a decelerated wall-bounded turbulent shear flow / G. N. Coleman, J. Kim, P. R. Spalart // J. Fluid Mech. 2003. -Vol. 495.-P. 1-18.

90. Coleman, G. N. Direct numerical simulation of strained three-dimensional wall-bounded flows / G. N. Coleman, J. Kim, P. R. Spalart // Exp. Therm, and Fluid Sei. 1996.-Vol. 13, №3.-P. 239-251.

91. Engel, К. Anwendung neuer Konzepte zur Losung komplexer Stro-mungs-pro-zes-se / Karl Engel et al. // DLR-Nachr. 1996. - Vol. 83. - P. 6-10.

92. Gao, Z. Multi-scale equations for incompressible turbulent flows / Z. Gao, F. Zhuang // J. Shanghai Univ. 2004. - Vol. 8, № 2. - P. 113-116.

93. Kerstein, A. R. One-dimensional turbulence: a new approach to high-fidelity subgrid closure of turbulent flow / A. R. Kerstein // Comput. Phys. Commun. . -2002. Vol. 148, № 1. - P. 1-16.

94. Muller, N. Water jet pump / N. Muller // Journal of the Hydraulics Division

95. Proceedings of ASCE. 1964. - Vol. 90, № 4. - P. 125-230.

96. Вид и объем планируемого внедрения: замена штатного узла перепуска и смесительного тройника струйными аппаратами конструкции ЮУрГУ.

97. Ответственный исполнитель аспирант А. А. Дурасов1. А. А. Дурасов /1. СПРАВКАо внедрении разработок Южно-Уральского государственногоуниверситета

98. Директор ООО Руководитель работ1. Научно-производственноеобъединение «Урал»1. А. Эйдельштейн /1. Ответственный исполнитель