автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.01, диссертация на тему:Проектировочный расчет некавитирующих и сильнокавитирующих гребных винтов по вихревой теории с учетом нагрузки и радиальной неравномерности потока

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

"» 0 V" АЧКИНАДЗЕ

о ~ Пг> : Александр Шамильевич

О

На правах рукописи

ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ НЕКАВИТИРУЮЩИХ И СИЛЬНОКАВИТИРУЮЩИХ ГРЕБНЫХ ВИНТОВ ПО ВИХРЕВОЙ ТЕОРИИ С УЧЕТОМ НАГРУЗКИ И РАДИАЛЬНОЙ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ПОТОКА

Специальность 05.08.01 —теория корабля

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 1093

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор В. Ф. БАВИН; доктор технических наук, профессор В. Б. ЛИПИС; доктор технических наук, профессор К. В. РОЖДЕСТВЕНСКИЙ.

Ведущая организация — ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова.

Защита состоится ЗУ. 1993 г. в / У часов

на заседании специализированного совета Д.053.23.04 при Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете по адресу: 190008, Санкт-Петербург, ул. Лоцманская, 3, актосы") зал, 5 этаж.

Автореферат разослан -7 О , (у ' • 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета д-р техн. наук, доцент

В. Б. АМФИЛОХИЕВ

ШТЗ 01КШТ03КК0СТН nynw тггге» оздвстмл» TTt ~~~~ J~CC7:„.; '

i-iiLi' .шВатоа о тонки зтяяпя ваакоЯзлял »та-

руеиого судна. Црииенешга ссвреуэшюЯ вшпояптвшгс? тихасап.

* .u i vi иЛШ1 яипвлнч нитгаопп „ „и,-

rjs-i'uaoa 1ф22лсяпоа гздрошханика лоззозшго за последние десятнлотия оудеогвеако усоворшсяствовал прггроо проектирования двимггеяеЗ я почти полностью обошпзть rr.-.-viv-являегае к нем требования з тргдискошшх случаях.

Однако усложнение условий работа двигателей, капрпг'зр, из-за установил на корпусе гэдроднначшческлх энергосбзрепгз-щих устройств, с сщной сторсгп!, Ti кеойхсджостй .тгрошглгрова-

:г.:г, ilfbi«r-t ormwutW

н .., ,т -глэвоа.и.гос.тл чти ' л'-э'"'-? ..'i л подколете:':: ■■с г ••

•■; odiro:'.. ЧДСйг. я-лич/гскши-к«:*. ^--v-'op;:.::.

znasbiirc: п^алшыеокосяь лотт-а, дро^ил^о noi-eyr,

налгпиз каверн, в случае низких чисел кавитация ж тзсектппо-¿aiuo."' a4:ii,sio"ariErrirpyaE"ro грз^ког: ;>:!:.',■ л.

Углзанны'з штейн, кроме ynowsr/'/ovo, долгий еще и достаточной надежностью, в сжало правильного предсказания эффективности проектируемого гребного втнта дня есс:: возможных расиределений нагрузил ш р*им«усу. P^st" числепной оптимизации {жщрамср мегзяе*: ?ягца) юг.п влияй:-к распределениям нагрузки, ооотЕетстлузгеы аер*«иы»1> ьыоойкз раэтетнш значениям эдаоктивпооти проектируемого г"т5г;огс лл:: та. Б отом случае очевцаяо hp? а."шовкос?тт угзз^ть л ioov • •■'-стлуюцее условие оптимума, так как "рассматриваемая варяаттг-

онная задача пли не имеет решения вообще, или тлеет решение, отвечающее нереально высокому значению эффективности. Именно такая ситуация была обнаружена в 1981 г. Дукакисом для методов, использующих нелинейную схему Лербса. Обнаруженный Лука-кжсом парадокс стая предметом обсуждения комитета по гребным винтам 18-й Мездународной конференции опытовых бассейнов в 1387 г. Точка зрения автора, изложенная ниэе, била включена л итоговый отчет комитета вместе с полученным автором обобщенным условием оптимума (0У0), справедливым только в рамках обобщенной линейной модели, которая отличается от схемы Лербса постоянством тага свободных вихревых нитей по радиусу и независимостью этого шага от вызванных скоростей. В процессе указанных исследований автором было установлено, что известные условия оптимума (Бетца, Працдтля, Лербса, В.М.Ивченко, Игла) в рамках ОЛМ являются следствием полученного автором 0У0 при ¡лагах вызванных скоростях и что особенно важно, несправедливы в.рамках широко используемой схемы Лербса. Последнее к объясняет парадокс Лукакиса, однако в случае слабой неравномерности штока при использовании классических условий оптимума схема Лербса дает результаты близкие к ОЛМ, так как шаг свободных вихревых шлей при этом меняется по радиусу незначительно.

Таким образом, теоретическое обоснование методов проектирования и создание на их базе программных средств проектировочного расчета оптимальных гробных винтов по вихревой теории, отличавдихся от известных повышенной надежностью,, больней универсальностью и более полным учетом дополнительных факторов, таких как нагрузка, профильные потери, наличие каверн п радиальной неравномерности потока, является актуальной научной проблемой, смеющей вааное народнохозяйственное значение .

Поль -работн. Ео-первых, расчетно-аналитическое исследование задачи об оптимальном распределении нагрузки по радиусу ддя конечно-лопастного гребного винта (ЕВ) в наиболее об^ей постановке и в рамках -той математической модели,' которая пригодна для репения подобных задач. Во-вторых, развитие тсор;щ несущей поверхности "с целью репения задачи проектировочного расчета сильнокавитируздего гребного винта с р&счет-1Л£.5 определением пара:.:етров каверн, образущпхея в ызклопаст-

...■•, v. ', /.."v 'vx ^onr: -члг

•r-. • •: : .ьч.'-^ j. с^ликздэдйдах ярогоом-

кзих «пвялто тгг""—.-v- л" .го о.г^ •. л-г -: г"' ".."П.". - *.'''?. ■ "-и:

__/»wuaw'iMuro яоявса Пзшя ТТ ••• . -

.■ ?чг. ■■ ^ г'сг.кг,л-...:-:„.те-" ■

rpv;:.'„■ .:; ; vj.-.r'-. i. ^¿й^и дия сялькотеялтгитпп«_

ядт тггч^'!.—— ——;; 1

Г ';; j;;.'; : Г'"'■''■"■''" 'лиоладоваппл вкзтолпо-Ш1 на базе классического вариационного есзеслке.™

___^Mw" .3?дачи, чзсяошкх методов решети спигулпркь'х ш-

тегроднйрорсицкалькых уравнений, методов математачаскеч физики п ВЕфплоЗ теории гребного вшта. Опщяа прогргжтгс средств л спстематическкэ расчеты енполнонп с пепон&зовакаем ЭК-,1 типа ЕС и типа ПК. При проведении модельного эксперимок-та а кавптациошшх трубах попользованы методы экспериментальной щарошшши.

ДаТОЗЗЛ ксилцяаа. 2исссртг~~ йякп^тгкм.-л.гс

п;г. л з '{(-с1 ■с "основа:;:™ a.ir.""-:.?. ....

создании тс: базе ov-'.vj'r;: rporsTftpowBO—• pa.'.-

чета опгикаль(>ого го:-мгс:-.-> ьш-л i, ■л:г;гз"аяън; 'i азрп с<-оо*.. • гпебннх пинте в и оптик:--Ъ fro ГО ;; опытного :;:олгсг-; Tpre/p :ru lu.1 ■ pesofi feoDJr.i о учетом регрузта:. (гераспо;кг.ц..,г.,-т

поток» .ч друпк, факторов. При эг>н бита ссаучсна еяедупдиэ новые научные результаты.

1. Обсггтсгана необходимость лратевспйа л разработан.! обойденная гшкойвад асг.схъ (OSLO, хзракторигу^шз лоогоякоа— во;« шага свободных вихревых шггей по радиусу и оси, причем для определения этого шага дан алгоритм, основанный на введенном автором понятии эквивалентного изолчровеетгего

умеренно пагруЕош;о:'о олтго^зяьяпго гребне:-;} ы;т'ч.-. (УКОТБ;, соответствуете г.ггн;с:ггост:;.»й .оорл,; Ьетца - iroaiffl-

2ДН. \

2. Показало, пуг&д подбор?! копкрэгогго прглсяi a cjafn го сравнения с теоретически sopxae« границей расчетного sua-чептя эффективности двкаителл, что нелинейная модель Лорбса

1952 г., согласно которой шаг свободных вихревых истеЗ принимается рапным пагу япний тока относительного движения для чача: несущей лиши, коприменпла при рошьявп оптш^зацкоищ:.: а-даз, и, что з pxisax этой «одели несправедливы кзвостцио условия оптзлуна (Ботца, Прандтля, Ларбса, В.Ы.Изтешш, Кла)« Цссясдпеэ к объясняет обиарукеншй Лукакксом в ISSI г. парадом, связашшй со значктеяышм заьшешгам расчетных значений эффоятлвности IB, у которых конщЕые сечения "порогрузе-4

3. В рамках СЮ с использованием теории несуиой' лишш подучено аналитическое ршэнпе, в ввде обобщенного условия оьиауга (0У0), части вариационной задачи об спиглдяьном рас-кг.едояс;1Гл саркуляции'по радиусу кокочиолопастного ГЗ с ухе-то;,: ^.¡гругкн, профжыщх потерь и рздгальрой иаралшзрлостя сотого (о учетом осевой так п скруагей ооставля^дас). Доказано, что в случае слабой нагрузки 0У0 является из только исойдодоам, ко л достаточный условна;,: дошлого ыасмума исторг. модности прн зцсакном упоре. Б этом случае получена аск.л-тоикрокая форгла 070 (АО ОУО), недосродстввяныма саддстэкшгп которой являются известные условия снтадуш Бетца, Пращтля, А.И.Слуцкого, Лврбса, В.М.Ивченко. г&к как коэффициент заса-сываахя и поле скоростей попутного потока считазтся неизмсн-яккя i- процессе ршеныя вариационной залети, то полученное 0У0 в рамках этик допущений сцравздлаво ц для комплекса корпус - ГБ.

4. Б случае слабой нагрузки в рамках ОГЛ получены аналитические условия аптщука для указанной в п.З вариационной-задачи при дополнительных условиях,, когда на части лопасти задано распределение циркуляции или, когда на части лопасти .задано распределение скорости сидения пли, когда задана доля упора реализуемая на одной из двух частей лопасти.

5. С использованием ОЛМ и 0У0 разработан метод и. программа проектировочного расчета некавитируэдего оптимального ЕВ с учетом нагрузки, радиальной неравномерности потока и профильных потерь. '

6. С использованием указанных в,п.5 метода и программы разработан итерационный катод. и программа проектировочного расчета оптимальной Сточнее квазиоптимальной) соосной па-; ры ЕВ, приспособленной к радиально неравномерному потоку, воз-

У. и ЯСПО!ГТ,.ОППО«ГТЛ1>»- - -

¿рсоцсилцигиця ТЛХЗОЕСОПЯЯЯЙПЯ '

■ • • LJ.'-^vC'-Í.WI« ¿jjjzjííum»

п. ржлпо^лллгт ■ -----— ., , -, г...

: ,• î

—о л«пт±д)адрувгаглст глусаао.1 развитая, казлтлпш к толщиной лопастей ня rfnso —uu»""«»""""

«ИШИТГЯ jm^-U каагггззркзппорс ífe~

«irai, мэтода локусствогасй лертшсггонной задачи. ~ чязввгаглх шгсиов лпнрймого ирогра»зщ>оваш1ч. Дзго срсакэпгя с зкспе-" ри?.:снто?л.

9. В результате систематических расчетов, • выпопаошшх совкзстяо о А.С.Нарвскпм, разработана систома неправо:! ка ют-рлн? лопаотой яо теории несущей поветсшости для трехлопЪотгпг.:. скЕь:гс;сас1ггстзгваях ГЯ.

глеялигастпом пространстве,

гтпгаиоислигтжл " ---. ,

___па пвх^адидцо.чпыс лвтаггелыше кс-отлекси к на необычные условия их работа, возможность .табора осколянх оле-upn^oB : .<■ ■..;! с^л'с.^агичссках экспо-

ucpuutíktkbhhx судов п kot.srin»« " '-'Г.'Г..;; .. -------.------«.^.»глТЛрСВЯЧЛЯ с.К ; .

ira: гребнях виитоз в вгдо есотаотствущсгН прогрет.:;.-'. д/щ ИХ.

xi ЦШ-Ы яи.акгд.A.H. Кршсша, в части лроеясигровашгя сияьнока-fctcîEpjiKnsro грозного вппта в ЩаИ к С."КБ

Алмаз". в часта проектирования лопастного колоса Гршла в яа-борагорпз тгсршояяой техюпс: Ш1У, а ш»э лсксторио резуяьта-su вяодрбЕД на продцрпятпп "ШЕСДЕ" (Н.Нсвгорск), в Ыиглзе-л'охсявзннш икщцерЕои цзятра ^гсмгягхссааго хлсцггуровааий s судостроении при ЛШ и па тсфздре тоорип корабля ШНГ. дх'лоакак часть результатов сспользуогся в удобном «роцоссс» в сцравсадгск ко «гсорик корабле (Судосхроенно, ÏSG5, ?Л) л .в учебндк "Судовие даигаоЕи", опубликований авторш с соавторстве с Я.С.Арттаковщ! и А.АЛ'усоцкт: (фдсзтроекЕе, lioS). Обшжснш парадокса ¿¿укакиса, ksïieoo авуорок,',н ош> c-au'i nosyïc-Gnoro автором Ш 070 вежяснк в ьгохшиЁ офг-хгся&шк отчет комитета по хребшш шисд IS^ii Кгзз71ародной ксж£оращ;ш опытошх бассейнов (Японии '1637).

Репуяьтод* расчетов с пойользовавхо:! иродотагяеяней в лиооер-гецш программ явдяязсь базовая при цросмзфссаагз: еооенше гробяых ьклтов для проемов X<L00£, Ï24C.I к п&осасяр-oitoro СЛШ, а такао щикояяйпоь в цроцзссо отрабо'лза проекта хмерзшщв E.ÎFL' (проекта 394) с установка!- на ааск судкс свободво. врацавцогося турбопронеллора.

/■-'тг.пбап'ш -работг. Ссшанио каучтшо пояссеюзя и результата дисаертацаа доталегл; и обоу.гдот лз 4-îj :: £>~п ссцЕОлаль-in.ee конгрессах по теоратгческой г: прклздио£ глэхакако (НРБ, Варна, 1985 и 1889), 4-м ьзадунаредногл сшюоцуиэ по проок-ш-равашга судов и псщапНЕХ обьех'лов (НРБ, Варка, 1939), 4-м издуяаредпом копгрзссо корской ассоцкащз: воегчшгого среди-асынокзрья (НРБ, Варна, IS07), IS-ii сбсетш Ъг^ъарсщгого на-у*;но-члоу(щяоского оолшара по ггаргдгда:лы;э судка (НРБ, Варка, I5S3), ьадунере&шом иазгзЕО-Ео:.?лорчсскои сз;,пнаро Ш1 -ESFC (Лвшщраа. 1993), г.;од1уяародно1; на^ко-'гезшн-геоко!: коцфоронщш "ilt.posogr" (Сашл'-Поюрбург, 1922), 4~гл всесогсз-нс;л съезде по теоретической п прикладной шхааикз (îtocsnr, 1983), всеаоюзнш: шолах-семшюрах "Плродидалика бсяшх скоростей" (Чебот-сарн, 1983, 1984, 1953; Лледтаж, 1232; Красноярск, 1987), всесоюзной научно-технической коЕфорзшда по судовнгл двезетолям, средствам активного управления х: - esc-теглам автоматического управления (Москва, IS87), всесоэзнм:? научно-технЕчсск1мг конференции; "Крыяэвскпе чтошп" (Ленинград, 1985, 1989, IS9Î, Кшгопаев, 1937^, всесоюзной иа^'шо-

технической конференции "Павленковские чтения" (Киев, 197Э), отраслевой конференции по теории корабля (Ленинград, 1990), всесоюзной научно-технической конференции по экспериментальной гидродинамике (Калининград, 1950), городском семшарэ по актуальным проблема*,; механики и машиностроения к'.акэд.

B.В.Новожилова (Ленинград, 1989), 7-м и 23-м заседаниям семинара по теоретической гидромеханике -(Ленинград, 1985, ХЗоЗ), семинаре по кавитации и кавиталионной эрозии под руководством

C.П.Зубрилова (Ленинград, 1385), семинарах научно-технического общества им.акад.А.Н.Крылова (Ленинград, 1984, 1985), Еаунто-тохнЕчсегая ионфгреншгас ленинградского корчолиотрои-тельного института (Ленинград, 1980, 1982, 1984, 1983, 1990), 11-й Дальневосточной научно-технической конференции (Владивосток, 1992).

Часть результатов диссертации были выполнены под руководством автора в рамках раздела хоздоговорной темы (Х-41), отчет по которой занял первое место среди подобных работ в ЛЕСИ и занял призовое место на соответствующем всесоюзном отраслевом конкурса, за что автор был удостоен Постановлением ГШ) й 193/36 от 22.03.90 медали "За лучшую НИР".

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 35 статьях (21 статья выполнена в соавторстве) и вои.яо в учебник "Судовые движители" (Судостроонио, 1988), написгкньй в соавторстве с Л.С.Артюшковым и А.А.Русехшим.

Структура И объе^-1 работа. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных, 'источников. Работа содержит страниц текста, 71 страницу с рисунпаж, 23 страницы с таблкгаж п 340 каия?ночанн» спяскр

использованных источников,

П. 0СН0Ш0Е СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается краткий анализ состояния дчл в области расчета судовых гребных винтов, обосновывается актуальности теми к ее практическая значимость, перечислены решаемые задачи и основные результат:; исслеиов-знгг, Влагодагд бурному развитии аппаратных средств вычислитолы-:^-! тогкииа, математические модели^теорпи и соответствующие им програ.\ь

вихревой

r-...;o орсастса исшли в посяадняе десятилетня широкое пригане-KJíCí в псслед.овател:-ских и прошеных организациях судсстрси-'i'Viii-iioii отрасли лш проектирования'дьккпгвгюй и разчетоэ ходкости. Ссоо'о бояызое внезапно при создании срогра^гшх срадств удсхзшзсь поваренному расчету п прооктпровочкоыу расчету гребного иглха (I'iJ) с заданным распределением циркуляции. Значи-те.чишИ вклад в решение о тих агщаи внес?£1 отечественные спе~ цг.-:..^:стгг: -Э.Л.Амромля, В.й.Бавш, А.М.Басин, Б. A. Eire куп, Ь.Я.Бубснцос, Н.Ю.Завадовский, В.ГДЛЬченко, Б.В.Копеецкий, С.D.Кулаков, В.М.Лаврентьев, Ю.Л.ЛэбковсккИ, В.Б.Лглис,

Г.И.Ыайкалгр, ИХМиаиович, В.Г.ЫЕЗшая, Ж.А.Щ'пт, AXl.íapn-ckzíI, Л.¿.Петров, Н.Н.Пояжхов, К.В.Ркзхесгаеясгай, А.А.Руссц-1:},..'.;, а.П.Сддовшзсов, А.И.Слуцкий, Е.Н.Сцркпн, В.К.Турбаз:. • п«;аче цроектцрован^к IB с опвмаашпи р^отрзаокзюгем (нагрузкз) но радиусу вплоть до £0-:: roe-.ofj уделялось ш1сао вталажл, так как классическая теерп;; иэощюван-;ю70 умеренно натруженного опкаальиого И) (УН01Б), созданная с:,о l /;саое;гш2 период в работах Еетца, Правдтля, Голъдпте;;-Ложа и Крамера, в случае изолированного IS оказал» вг.о7л;о достаточной и хорошо согласуадейся с экспериментом. На базе этой теории различными авторами били получены условия оптимума и дня более сдссшхх случаев, в тем числе и для случая, коида требуется учет радиальной неравномерности потока. Сднако получены эти условия были недостаточно строго и поэтому ряд вопросов, 'связанных с их применением, оставался невыясненным. Например, было неясно какому из условии Лербса, Ван Канена, Бьюрилла, В.М.Ивченко или Има и в рамках какой модели вихревого следа надо отдать предпочтение. Такое положение правело в IQ8I г. к получении противоречивых результатов. С одной стороны,' расчетная эффективность, соответствующая ГВ, спроектированному с. использованием условия оптимума Лербса в рамках схема Лербса должна (по угворздешш самого Лербса) давать максимум этой величины. С другой стороны, расчеты Лу-какиса, .а затем Хдшшихалева, автора (совместно с В.Г.Кшаке-вичем) и шогих других показали, что путем "перегрузки" х:он-цевых сечений лопастей ГВ можно получить в рачках схеш Лербса расчетные значения эффективности, значительно превышающие указанный максимум. Описанное противоречие, которое автор предложил, назвать парадоксом Лукакиса, как указывалось

таким сстзазом исследование задачи со оптимальном распрз-

Б первой главе дпсгзртацгя дано опдсаяла обобщенной яг-

яснилось, для -репенЕЯ рассматразгилых оптгмазецшшнх задач. В области проектирования сгоа иехэв'жрзтоих гребкух зпиюв к началу Ю-х гтов тсгсе сбгпружииеь опрсяегеншю тсудкостн, связанные прежде всего с применением теория несущей поверхности, так как отсутствовали эффективные расчотныо алгоритм; для расчетного определения геометрических элементов гсайорн,

' ЛЖОЯГСЙ отктлггсп >.:сдели развитого Tp:iWj!Huru лвотешет'-— —..nn^nn ■mmrnnwacdnnli tir.rraainmimnii я;:л<7гя ii чпе—

л п^рнт^п uvjuunurrntjocao IWL i'^"'WMw - — ——————

i: описываются особенности обобщенной линейной недели (0Л1)

ссаетжавая списание теурми оишюяитл и нох дпмлтвда.

ткческая мспедь ¡uoani лого двгаптеля но потеря::',; своего

чения для получения теоретических оценок верхней Границы эффективности реальных двигателей или расчетной эффективности, полученной с использованием более сложных моделей. Основные вехи в развитии рассматриваемых математических моделей, как известно, составили вихревая теория Н.ЕЛуковского (винт НЕЕ, т.е. бесконечно-лопастной ГВ с постоянным распределением циркуляции по радиусу), теория несущей линии для конечно-лопастного ГВ и теория несущей поверхности. В зависимости от допущений, применяемых относительно полокения свободных вихревых нитей конкретные математические модели, построенные с использованием теории несущей линии и несущей поверхности относятся к линейным или нелинейным. В настоящее время созданы и в исследовательских целях используются сложные нелинейные модели, например, модели Гловера, Грима - Кервина, Вояга, В.Б.Ли-писа- А.А.Еетрова. При этом последняя модель является еще и нестационарной, так что установившийся реаим достигается лишь в пределе после прослеживания всей картины развития вихревой системы. Однако, подобные модели пока не приспособлены для оптимизационных проектировочных расчетов ГВ, особенно с учетом радиальной неравномерности потока, так как они, с одной Сторона, слоены для получения аналитического решения части оптимизационной задачи в виде условия оптимума, а, с другой стороны, требуют слишком больших ресурсов ЭВМ для решения этих задач прямыми методами без использования аналитических условий оптимума.

Кроме указанных'сложных моделей часто используются более простые нелинейные модели вихревой теории. Наибольшее распространение среди подобных моделей получила схема Лербса (1952), для которой свободные вихревые нити имеют постоянные радиус и шаг вдоль оси, но по радиусу этот шаг в общем случае непостоянен и соответствует гидродинамическому шагу, т.е. шагу линий тока относительного движения для точек несущей линии. В случае, когда проектируется ГВ с использованием условия оптимума Правдтля, т.е. принимается постоянный по радиусу гидродинамический шаг схема Лербса дает вихревую систему, совпадающую с системой, соответствующей хорошо согласующейся с экспериментом модели УНОГВ. В этом и близких к нему случаях, когда шаг свободных вихревых нитей по радиусу близок к постоянному схема Лэрбса дает неплохие результаты. Однако, как пока-

пезо автором во второй гзпве, длл анализа оптимгойщйкпкя: зг,-ДШ МСДОЛЬ ;::':рб.';а 00ВйрЛ!-ЗПН0 КЭПртПГСДЕ'л.

С точка зрвнш фцгсзшоо-ш "ДЗЯ рЗГЗГДЕК " ОГГГ~Г~ZwTCTZr™' "гдал, пеосьотяз®« к^вшучества weet яяиойная и'-дель, строго справедлива для сиабопагпуг-оннсго 1й н которая успешно лсятользовадаел, дзгя акашдоиеского ресенгя части огик^зялок-ас2 гедагхд a 1лассдаэсш2£ раб.от-::: 1:8ттта л Н.Н.Пояяхозг., Сдпз-"о саечеттк» зкгиенгя оф^тимкпта, соотвототкртда яж*з8-исС «едеяи, оказывается зкйэтко кеньк« эшюр^октахлас ¿каченийособенно при укзренншс и большх нагрузках. Поэте»,у OB-XÛU apâii«oîiuAt ; дггоссртаг™ г ~ ™ "С"""'.

от чисто линейной лишь том, что постоянный по рздзусу иаг азо-бедннх вихревых нитей считается заданным параметром, неравным, в общем случае, ни шагу линий тока переносного движения (как для чисто линейной модели), ни гвдродинамическому или геометрическому шагу в какой-либо точке несущей линии (как это предлагали многие авторы, например, Пращтль, 1919, ГилЬотон, Î019; 1230. В.З.Баздц. IS20. при этом, естествен-

но, иркиеваемая медея* статоветаст, аадзптспнсЗ). Д;ш спред<ж-.ал указапнего гага а рскга-гьпсЗ "<vm-

ica автор разработав расчзтпыЗ алгорпта, тапояьзушкЗ аос-глз эквивалентного 7Н0ГВ.. что rnnoîarii иаг является фучклр-Ъ коэ#ициента упора и. поступи, но на завиепт, к ото прк:32ш: алько важно для сохранения лин-зКпостм модели, о? внзьаш»к>" скоростей, найденных для раос!№тра>а8Ш)Г0 13. 3 щшцта тор допускает определение аскоюсго serra из усяомкя союш&Пи; с экешршдантом расчетного знгяенгя одной из интегральных ве~ там, капр«лср, зпзтеигтг ЮТ!, """ гтг гр^яяятчгг г979

агш згшеякя кооффгапеп«''! ^шк-гти, зн>с это предяатпщ 25,-л.бубенцов и В.Г.Мшкевич, 1985. Однако в данной главе на конкретных примеров показано, что предлагаемый автором расчетный алгоритм дает значения шага удовлетворительно согта-суюцлеол о ллкл, котор'с :.■/■•■"■') лллтл ;.л;лсл.-л л.-впч^г:"-

%;or;ci*fînïïien'r4 ?г, л.л-лл v'а.п'с:;-:. лиеллзп нсл.лл зг.гптТ) псрвт>оччо?л пягща^п изолированных Ев, яионт

ллол лзрлл ¡VÎ . 'л;«-:;!;■::? ТлГиР^ел^олыл, -летало-, было uOnapyàèiiO, чю ù досрочно raçcse:: длллллоло :«у, для данного IB величина рассматриваемого сага практкчеокл го~

(

стоянка п для данной сора: ЕВ зависит только от шага рассматриваемого ГЕ, а гслоино

Fcr/B = 0.87 Р(0.7)/П . (I)

Указакаая формула макет быть полезна для поверочных расчетов, в случае рассматриваемых здьсь проектировочных расчетов она непригодна, так _как дедазт Есшльзуемую модель деякюйиой. Tckju образом, саг геликоидальной опорной поверхности (ОП), ег. которой распояоаенн свободные вдхравнз яете, в рамках ОLa является "свободным0 параизтром и не имеет простой физической интерпретации.

допущением QE1 является неучет сил, возкшсаадк • яг. свсбеднше вихревых штях.^й^тетвуст равенство лгзгду сд-деаг к потерянной гющкостко, ваЕкешвет Е0 тооремэ Н.Е.Еу-ковского, пргиенекной к точкам пасуцзй шш или несущей поверхности, Е аяапогсчшш взянтагаж, кайсеягхвс; по теоремам Еягулъсов-ц Енэргш, Ерисаевшы к точеяпэ кд бескояочкоспг за 13. Б насто«Д9& работе отдается гродпочтенио первое* ез укагьдгшх способов -определена; сел к потерянной ;-:сл:ости, та:? как только в этом случае тлю непосредственно учесть за-радиальную неразноэрность потека. д^я дальиэй-

шуго ирйемузестаом Q2.Î является сохранзкло для отой ¡¡одсле !.;Еог::х свойств често лпшйной ксдеяа, особенно' вгхша доказа::-над автором с Езполъзовг^гим 2-й «¿сриулг ïpr.Ma слраведггхость для ОЕЛ обобранного Едтогралького рг-вскства Н.Н.Повяхова, полученного ем для чдето Ш1й2нол моде л:; 2з 1237 г., а г;:знно

JJlL = {F Wi: ; (2)

J С*//»-,

un - ï?„; - if Л - <

f w ttnhf. - • ► - г.. v / г.. v.j

Use Î7*, --безразмерная скорость ».счьх г---сугзи корхалигая к ОП, характерт-уемой сагсву.,' \rrx- ' ,'h-' до говкстсй; г, Ï"« - ¿езреЗшрпис- r "

г'. - сбоСщеапхЗ Сал:тор дщгупгегг; ббврьсызрное риецрзходзкг; пткулацг-: :r. -

' со

13

TSCCGIBH. 'ieutjl иич-вгяялацлиппи»» —________ _t0 л

- Тч---- тпг*с "«лпттли фгтиоа (Tnr.'.';VíT

тгалтспта- пяППГТСТЕа Н.М.ИОЛЛХОВа при ¿ ч ии±чуила w,j./t.,

JVllVy м ни

верхностаг,. как показало сравнение с оксгхргл?снгсп, 3iio;.,53 гр'.т-

MQ -míriMTiM'i'uM i п. п лили

случао достаточно, шшрягод, дяя прсокт^рсвгггк: aoosau:. 13, информация об ссрпдгэтгс по с-сру;:нсс'гл .-йпузашпас скоростях, что позволяет использовать G7.M бссг.очзчко-.юшстясго ЕВ. При этом в работе учтзяо вяш&я cccnr.ro rctfnpnxa ГВ л яаз»~ чио вязкостного следа за IB на осредненнне по окрузяооти осг-вне и окру:шие вызванные скорости. íla важность учета ллзкос.'-нсго-с.тсда, особенно при црозгстирова-'гли зэд1-?го сооогччго ГВ,

i

л*** —.с""--» — ' 4 '•

оценку верхней границы расчетного значения о^фэкткзяостс яо-

a именно

Sup 7¡„ ' ■■ 4/i J " // -<- ^ ¿ÍZ?) . (4)

деления Harpyзп» но pcaiijoy >•< 1 ч-'-". J

- Л 7 -- G.27Ü, Г.,..г/;"' ~

•.: ..... ^Jdci'Trr^íiO'r:; Зсп ;ifT.: •■>■'>■-■.'Ггц я;..! гпн'г ;.

5-ти лопастного ГЗ ( Нт^ 0,243; J ~ U,4Ü6j оказалось разним 0,7807, если для расчета использовалась нелинейная модель

Лербса (расчеты выполнялись с использованием программа В.Г.МиЕкевнча) и равным 0,5872, если для расчета использовалась ОШ.5 автора.

Б-тротысс, для рассматриваемого ракит, учитывая- цилип-драяность следа для моделей Лербса и 070, легко найти СТеа= = 2,62 и 5ир)]0~ 0,7276. Кроме того проектировочный расчет автора с использованием классического условия оптгазума Цранд-тея кал значение эффективности 0,6172 (одинаковое для обеих моделей).

Такшл образом, модель Лзрбса приводит к значительному завышению расчетного значения эффективности сверх верхней траншей, найденной теоретически, что свидетельствует о ру е-ншх основных законов механики в рамках этой схе;лы и невозможности решения зздач оптимизации о использованием этой модели, таг: как наОаешый -оптимум, если даае он существует, заведомо дает еще большее значение эффективности, указано визе, и, следовательно, приведет к явно.неверному результату, который в принципе на ыоает согласоваться с экспериментом. Рассмотренное явление шшо назвать парадоксом схемы Лербса. Кромэ этого можно заметить, что величина 0,7307 больше величины 0,6172,. соответствующей для.рассматриваемого решила ефиктивности УН01В по Црандтла, что и составляет парадокс Лукакиса, т.е. показывает несправедливость,утвэрзденЕя Ларбса о том, что йффоктивность УНОГВ в рамках его схема соответствует максимуму сффэктЕВНости среди всех возможных проектов 13, отле-чеопщхся распределением циркуляции- при заданных Кт и 3 . Из Еривзаеяныа данных явствует, что Для ОШ указанные парадокса отсутствуют.

Дальнейшее рассмотрение выполняется в рамках ОШ. Задача об оптимальной ГО в заданном полз скоростей ставится без допущения о малости вызванных скоростей в рамках теории несущей линии следующим образом:

Дано: Г, Т., г„, У, нге, t,

и ~ С* с/я)/ (2ГпЮ, Рсп/я ;

Найти Горг так, что .

к. Г ^, ( Г.,*)] * Шп К„ [г, !у„, (г!];

ГС Н

При условии: ' с

Ит[г; Я„(Г)] - Нтс . (5)

где J> - плотность жидкости; 2. - число лопастей; - относительный радиус ступицы; С - относительная поступь; Ктс> -заданный коэффициент упора; t - коэффициент? засасывания; -frrx/lf и Ь^д/Ь - осевая и окружная составляющие .заданного поля скоростей в диске IB; fa - функция, характеризующая профильные потери; Рол/С - шаговое отношение для опорной поверхности; |-<N и Кт - коэффициенты потерь_исщкости и упора, представленные в аналитическом виде; Г(?1- распределение безразмерной циркуляции по радиусу; Wm - нормальная к опорной поверхности вызванная скорость для точек несущей линии, определяемая сингулярным интегральным оператором (3), обезразмеривание Г и 1л/„, выполнено с использованием ft = 2£ п и R.

Решение поставленной изопериметрической вариационной задачи разбивается на два этапа. На первом этапе выводится 0У0, которое представляет собой аналитическое решение части задачи. На втором этапе, рассмотренном в третьей главе диссертации, строится алгоритм численного решения 0У0, совместно с (5), как системы двух уравнений и находится искомое оптимальное' распределение циркуляции по_ радиусу Гopt Íъ).

При выводе 0У0 связь W„, и Г , определяемая сингулярным оператором (3), заменяется интегральным равенсгг'1" П.Н.П0-ляхова (2), что качественно упрощает задачу. Для получения (УО записываются необходимые условия искомого минимума в виде одновременного равенства нулю первых вариаций И v и И т

<$ Нт - О ;

Где значком ~ обозначена выполненная модификация подынтегральных выражений в окрестности ступицы, необходимая для обеспечения ограниченности сингулярного оператора (3), что практически не влияет на точность аналитических представлений упора и потерь мощности.

После преобразований,(б) представляется в виде

5 Hr(H„/HT)¿r ie/ъ = О

i*

I Нт ¿Г * ** 0 -

При Нт и Нм /Нт - кусочно непрерывных на I ; "11 справедлива лемма (заимствованная из данного Курантом и Гильбертом доказательства теоремы Дюбуа - Реймона)

Н„/Нт - с , *б[Ги; 11, (8)

гае С - постоянная, для определения которой к 0У0 (8) надо добавить изопериметрическое условие (5), обеспечивающее • заданный упор. .

Условие (8) и есть искомое 070. Оно является необходимым условием и представляет собой сингулярное ингегрсдифференци-альное уравнение относительно искомой функции Гор* (г), которое решается численно методом коллокаций в 3 главе работы.

Если-дополнительно предположить, что Горг, 1г1/х/1г1 1/рд/Ь-,

Роа/1> - 3 , дСз,/дСи являются малыми первого порядка, а <7, с малыми не являются, т.е. перейти к рассмотрении случая слабой нагрузки, то можно полутать ' асимптотическую форму (АФ) 070, а именно

2&т Лм/зм » с - ~ V«) - Уо/г ~

хде Й7Я, « Ч/„, /(25п Я) , = Л/^ - Ь/СЯпЪ), V* а - к**/1/ ; = Ь-<гв/Ь- (по ловите льна, когда направлена в сторону вращения ГВ).

Для указанной в (9) АФ 0У0 в работе приведено строгое доказательство достаточности, т.е. АФ 0У0 в рамках ОДМ является нообхсдишм и достаточным для получения искомого минимума лотерх- мощности 13 при заданном упоре.

Важно, отметить, что 070 в АФ 070 остаются справедливыми и для системы корпус - конечнолопастпой ГВ, так как при заданных коэффициенте засасывания и поле скоростей попутного потока,, как известно, максимум КЗД и максимум цропульсивного коэффициента совпадают, а задание коэффициента упора полностью определяет и коэффициент тяги. При этом конечно не упг-, тывает'сл возможная зависимость коэффициента засасывания и поля скоростей от закона распределения циркуляции. Однако автор не вйднт другой возможности кроме процесса последовательных приближений для приближенного учета этих зависимостей.

В главе 3 диссертации такая возможность успешно используется для уточнения взаимно индуцированного поля скоростей при проектировании соосной пары ГВ.

Ввиду асимптотического характера АФ 070, т.е. справедливости асимптотических равенств вциа", например, i/(i - £/2) ~ i + ¿/2 ~ -/Т+Т при £-»0, его можно представить, кроме (9), еце несколькими эквивалентными способами, например, в ввде

1/г

г tgfo ГU-C/¿tv -(¿¿„/¿¿Jz/A^l

. _____

\ (i - Ч'в/г) [; f (£ъ/?Си) ct/* ]

ztgnico _ Q~t)[i+ с/лп - (dcy/óc,) z/Afi-] ~ Л + (дСъ/ЗСи)

(10)

(II)

Используя указанные и подобные им представления, автор показал, что многие известные условии оптимума (70) являются непосредственным следствием АФ 070, например, при р>оп ~Р > £ = 0; = = 0; дС^/дС^ 0 имеем 70 Бвтца, 1919,

при реп =• /Зт (г^р-^сотТ) £ = 0; 0; = О

имеем 70 Прандтля, 1919, при /3.« * Р < = 0; - Ч'е^ 0; дСъ/дСи - Св/Си имеем 70 А.И.Слуцкого, 1940, при ;

% = 0; ЭС1)/о>Си = о имеем 70 Лербса, 1952; при /3.,,, = /3 ; 1 « Ц'х ~ У/«; 0; 0 имеем УО В.М.Ивченко:

1963, при /Зм => /3 ; Ч-'в - 0 имеем 70 Има, 1976.

Из приведенного анализа вытекает, что полученная автором АФ 070 является условием оптимума, содержащим по сравн; -нио с известными три существенно новых элемента. Это учет окружной составляющей заданного поля скоростей и учет отличия шага ОП от шага переносного движения, а также, справедливость условия оптимума,и его следствий только в рейках (Ж1, при постоянном шаге свободных вихревых нитей по радиусу. Последнее не было четко сформулировано ранее, что привело, как указывалось, к парадоксу Лукггжса. В частности, как было доказано выше, в рамках схемы Лербса все пере-ткскегткае выше условия оптимума не являются таковш^;.

Из (II) непосредственно следует, что огг; учет:: гро'дль--ша потерь (точнее поя дС^/дС,,- СО ггдредтдаатаг^схвй вгг на бесконечности для оптимального слабо нагрунокного кокялек-оа 13 - корпус постоянен по радиусу.

Рассмотренные выше 070 к АФ 070 соответствуют случаю, когда ищется оптимальное распределение циркуляции по всей несущей линии от ступицы до конца лопасти. Однако, практически встречаются случаи, кохда, например, из заданного уровня виброактивности закон распределения циркуляции на концевой (или другой), лопасти является заданным. В этом случае возникает необходимость решения рассмотренной выше задачи с дополнительным условием, т.е. необходимость вывода условия оптимума для определения оптимального распределения циркуляции на той части лопасти, где это распределение не задано. Как доказано автором в рассматриваемом случае условие оптимума по форме совпадает с 0У0 или АФ ОУО, но в отличие от предыдущего это условие должно применяться только к участку несущей линии, на котором распределение циркуляции не задано. Надо отметить, что этот результат, полученный автором для случая слабой нагрузки еще в 1980 г., нашел применение в ряде программ (Н.Ю.Завадовский, 1981, В.Г.Мишкевич, 1983), предназначенных для проектирования так называемых "неоптимальных" ГВ.

Кроме указанной автор подробно рассмотрел еще две подобные задачи с дополнительными условиями. Во-первых, если на части несущей линии задано дополнительно • распределение скорости смещения, то на оставшейся части оптимальное в асимптотическом приближении распределение циркуляции должно соответствовать распределению циркуляции, найденному как суперпозиция решений, соответствующих АФ ОУО, записанных для рассматриваемого случая и случая, соответствующего изолированному ГВ (в последнем случае АФ ОУО совпадает с УО Прандтля). Во-вторых, если задана дополнительно доля упора, реализуемая на сдной из двух частей лопасти, то соответствующее условие оптимума совпадает с АФ ОУО, записанной для каждой рассматриваемой части лопасти отдельно, так что константы в этих условиях, в общем случае, оказываются неодинаковыми и определяются с использованием дополнительного условия.

В случае бесконечно-лопастного ГВ ОУО упрощается и может быть решено как уравнение в аналитическом виде. Из-за громоздкости это решение здесь не приведено, но важно отметить, что в диссертации оно используется (в 3 главе) для тестирования соответствующей программы, дающей численное решение ОУО в

случае когшчко-лонас-иого 13. Закпэ сглотать, что вш по>зу-ченяого решении демонстрирует гсхзсзьг^зость экотргшоляцтп уо-

лаъгЛ о:а:тг;,угл для бо:лсн^яо--лол;:1,>лтого Г*} па логте^ла-гл •• глс л:ол ■ что зазтгг;,".гл, дсяао'-лс л пето рабо^ г:ол :;тояья" • г. с л п: 70 лняяия, таа-

заь'ппя гзгсстллполсглт долуотлла в случая слабой латрул-

*пт. т.о. пит аиюльзаватш л® 0У0. Б этом сдучао дяа ¿зод^-ллллплп'о /юзкснзчнс-'Дспастксгс Г? учета ггю^ллл.-гу л"-хер« ^эгутюь р^п") х^ссгяа-»'тепой ЛЛДРЛ.Л а плоду-1-щем ввдо

— • . /к |/м»,/(", = „ ^ ТЛ""-' -> « ! г> . . - ^ Г-г„ , Л

— . , . , , " * I. . * ' > '» I * '«Г/ 1 ■

в - 1 ~ ^ + л® €-п[{^н -<- ли/С** я* Л ; Л* 88 ; "

Это ротзянз при г«= О совпадает с решением Гяауэрта, 1940, пг»лу=йяктгл идя ддса.то::сго 13, роли в послал нем принять

•■') ~ А Г , "О СОЛТЛСТУТЛ^ГЛ р,г.00:"ТГ1Тр'Т!".С:.:Сг.'.-:

с:л:...о/ лллл;!лглл

3 лолгьлЛ г^гл-л гл:-пллг ллгллх олтл "'тлолллгл-? ягр''--прооктирсвсхлогл рла^ег.- <"¿3, осдованял'Э на ч<,л млло^л-:птл разтзаботанкнх л яреетатап« тласах Олм 07С,

070 (й), ::ак указывало с :>. ^з.тяится сингулярна» •.-•к'огг.5 • дяффренциальвш уралн-литем <СЬ") стшхжгешго ясгской фтп*- • дш (и содержи? лпо нелззосткно заранее пооло'Оллл-Аап~ Р°п/($'&} л £ • огфедеденш зтдх изличдц используется проц8со 1к>г»я«м»а,м»гмт* поиблшенпй. Согласно расчетному алгоритму да овредолсаг.-.! з.ъгд свободна ¿«схропь. нитей сначала проектируемся э^Еаадзкгнн!: изолирований УЯ'Е, для этого, во-первых, определяются соответствующие постуд и коэффициент упора

У (1 - Ч>кС)/('- Л) ;

«и,«- [\ч>,т)/(1- -й;; (13)

А * Ч*9(Ы

где ^ - эквивалентный радиус, условная величина, равная обычно 0,7.

- Ео-вторых, релаэтся СЕТ, записанное с использованием вгласто 070 условия оптиг^ка Дравдтля

= 1 (14)

при о том шаг спорной поверхности Реа/Иж постоянная "С " определяется из' двух условий Кг= Ито ц P„„/D - O+RcVz,пооледкеа соответствует равенству пага свободных вихревых питой гэдро-ДЕяамйЗоскоглу пагу, т.о. классическому условна огшглуиа для ШШЗ по Праздтсо, п, наконец, в третьих, для проекти-

рования исходного ГВ принимается равным, наДлешюму buZB для екзпвалеятного изолированного 7110ГБ значению.

Плела определения шра:летраДйв=» ¿Р^'для олрздояеипя постоянной С" попользуется глзтед Ньютона - Рафсоыа для решения уравнения Ит = Н70 , уга с учетом неравномерности потока. На кездогл саге этого итерационного процесса решается СИУ, соответствуете 070. При этом используемый катод иайет рад особенностей-. Применяется метод коипонавдй с неравномерным распределением точек кодлокацай на рассматриваем«»! отрезке вмзе-то о использованием квадратурных формул Л.А.Корнейчука, IS54, для внтислекия сингулярных интегралов именно в принятых точках келлокаций. Производная искомой циркуляции по рздиусу представляется в ввде отрезка степенного ряда по полиномам Якоби, ортогональным с соответствуют весом на рассматриваемом отрезке. При этом на ступвде указанная производная равна кула, а на конце несущей пиши стремится к минус бесконечности. Сама циркуляция равна нулю на конца лопасти и имеет конечное Еначение на ступице.

После нахождения оптимального для заданного неравномерного потока распределения циркуляции по радиусу рассматриваемые алгоритм и программа позволяют получить проект IB с определением всех его геометрических и динамических характеристик. При .этом учет вязкости выполняется по методу. В.Г.Ыишкевича, 1981, что вместе с.описанным выше алгоритмом определения Pca/D позволяет достаточно точно, предсказать значение КЩ спроектированного ГВ.

Программа реализована на ЕС ЗШ и на ИШ - . совместимых

-ПК.

Тестирование програ-лмы выполнялось для изолированного IB путем сравнения результатов расчета, во-первых, в случае ис-

лмпчщдяо 13 ааопжяв) W.ahojiGiiiSiESiS ПО' 'Г.--

р-'ал, ---: '- ;> ' :' '-) С . у'.''

• ¡п. -.г »трпвач^фовотаого тасчо-

----гт^впввтт тсловпя отаздум» ирацьи«**,;^ ¿Z2-.-

ЮТДеяниэщ *ж»в в 'j •• ' -V л:. ,,

»«ж. логягсовепвя, яспрЕг.гзр, s последнем сяушэ зараЕ-гэргзу-

пш„,„мт1 " - л » С.СС. ^ С,??;

-»0,515 ( Z я 8, ¿/Я 0,25, - - U,Y;; (Г- Г.. Л'-" -

-0,5; 2 « 0,7). Этл гт другеэ результата тооткраээгш под-тз-зрдяяя работоспособное!?;» i доотахсшуэ тэчпозть разработанных алгордгд*а л npoixswstx средств.

В оосяашш упог'лнутпх црограгеишх средств под руховодст-вом автора участвовали О.В.'йхгуркя, В;Н.Храмуетн( Д.Л.Лзаров-ский п Г.Ы.сщдман. Срогргз.'акэ средства обладает уллвероаль-

ГП Г™ чатг^Я-

е'э':ульт.-жт ;nx>crcrwO',ir»fK>; v ,<л~"г. Д.""1 w* оптимальных j-ceiiir" ; ".i-nv." г.г'снотк'хс о з

поргмеатальннмя д'ано в табл.Ia .л Ю. Б ати* др:нгг:.

Мт к^ - коэффициенты уяора и момента; У о, Vrc - КГД од-»от« тя и ЫЖ изощровапиоа паря; СТ£ , , К$г - оуьь

r;po-:y '■rrjsqiTTTf -'аГр«"3;Гд. ПОО'-.^;;:^;. IIL' .у~С7Л,

-- п - V :/■"> J :: , С

мо—: - 1' ■ - : ■ > j ' ■ '

-ii'c;;o летаете.;а;сл'г.тр, воашеяин, дликивов отаа»«-

пта, отеосйтчлыыЗ рядн/о сууатач, относки» :л-гео сс^со .yiv -стояние ксзду ГВ пары, о^пйскхсльаад аоот-^пь до яиаштру к*.-раднего IB, шаг, таив из га, отнесенная я хорде.

Таблица Ia

Результаты проектировочного расчета моделей соосной

пары ГВ и сравнение расчетных значений с экспериментальными ( Иг и Kg опродляются по диаметру переднего ГВ)

Величина Передш

z 5

D 0,200

п 25

Л с/До 0,76

% 0,2

X/R 0,6

1,040

P/D (0,5) 1,274

P/Di 0,7) 1,251

P/D (0,9) 1,183

Л(0,5) 0,01218

4(0,7) 0,01156

4(0,9) 0,01262

задан, при проект. 0,0318

х'а экспер. 0,0320

расчет 0,1375

экспер. 0,1450

расчет 0,7158

экспер. 0,750

^расчет 0,2665

Нп экспер. 0,2750

/^расчет 0,0624

Иец экспер. 0,0628

расчет 0,7069

Ьвг экспер. 0,723

стг расчет 0,627

СТ£ экспер. 0,647-

Квп/^в) расчет 1,039

Keh/Ke, экспер. 1,039

N модели 7500

}

0,6%

]■ 4,82

J 3,2$

]■ 0,б£

J 3,368

]• 3,2$

Г

Задний ГВ

7

0,176 25 1,0 0,222

1,182 1,490 1,524 1,334 0,01240 0,01203 0,01361 0,0306 0,0208 0,1220 0,1300 0,6979 0,699

J. 0,7^ J 0,1$

]• 0,252

7555

\

23

'.tu.i'lLa Id

Р&гультата проектировочного рге%ета моделей зсосной пас» 'Ш и со»ш»сязе рсэт^г^гс «»яетчнчй о •• : :CM;:ep;j.r,-9HT з.тьгссст ( ^г л >"'с апедзлягдая по •'гиямртр'Т' потзелнего

Бэяачина

ПзрСЩ_Ш;Й ГВ

I

ГЗ

'Ч/^о

г*

X/R

3

P/D (.0,5) P/2?(Ö,7) P/D(0,9)

...:: адак,;in п гаое.

с-КСПРр,

<г расчет i '---экепер. i -/с насчет I "'JjDSenep. I н„ расчет

; .-'rt зг'оцзр. ; '.^¿аоче ? Наг зкспер. %х расчет _ экспер.

■ Гг-р.'ОчЭТ

• ' г::/'■-■ г*з расчет

■ '-.-./'/.г,- 2ГССЕбр.

I N модели

0,200 tLtxj

0,3 0,7 1,04 1,285 1,268 1,257 O.OIG7 j 0.QT37 | Q,ui!o ; О.О'ЛЗ С,0312 0,137 0,132 П. 713

а, гоо

j

г 1,32

0,267 \ 13%

и , / ~ <

0,0628 J

0,708 1 13%

0,717 j

1. , -г-,

т.озе 1 с-

'/07 Ь

0,176

0,34

1,182

1,455

1,534

1,508

0,0151

О: GIS-1

\0Т0У

:;,огсб

0,0316

0,130

Ü.I4C

3,705

0,735

I -

о

о - -.'¡С

Чо

Stopî.ï с сослал пара IB отлшазгся от шрвол цр:;~

ш-ггпм 4bczDU aonaoïeû, -3 и 5 bûsocto 5 и 7. Как явствурт ез . ¿газаазох-о срасазгхя согласование с экспор^атся ьшзшо ^дов-гохвораюлзвоо, хотя для второй пара, с цеаьшвз числом ."Ь-пазтой, по кошку оогдасованпе syse, чэм для пэрзой пяр^. Ею обьазишзя в^дао бояьпэй похреовоотго ир;г:з;хсг:.;ого цэ-тсда учета вязкостного следа за лопастями щкздкого'ев для ГВ с lchkeí: чьояом лэлаатсй, кока осрздонко по окруп-:остя в процесса опрсдоязпгл поля скоростей в дкш заднего ГВ вдосит бохиуд ШЯЗ&ШЗД».

Si',iî-:o сс-ггаткгь, ^то с цэльз пргвзльзого сзрэдодонгя з'за-

1Пг:;*ххроващого поп скоростей при цосонтцрозашгг соос-sszí гв rsnsíiüyim'ofl апгорзги, ет-оцсзо сос^здога-

' '«екьрк щ>5.бггзозгй, на кг.дсм шаге которого ¿фоо;:тыруотся одтЕгаяъякД ГВ, щкояособлощшД к найденному на предцдуцзм ес,-ге индуцированному друигл IB пола скоростей. После чего уточняется Ендуюгрозазаоэ спрооктцрозгшш?? ГС поле скоростей п дсоке сосадкзго и щюнсхсдвт переход г. сагдуадецу нгту. Ука-заншй процесс последовательных приближений оказался бистро сходязцшоя к в проякгавоякх расчетах потребовалось всего сесть сагоз, по трд для каждого гв. Таким образов, в рассматриваемом случае соосной пари гв удается использовать' прд окончательном проектировании хадаого гв эффективное, а не номинальное поле скоростей. Учет заданного попутного потока пргг этом не вызывает затруднений, однако, если требуется использование эффективного поля, то процесс, его получения расчетным путем требует специального алгоритма,. содержащего подобный указан- . ajssy иш© процесс ' последовательных щибшагздЕй. С использовавшем номинального поля скоростей, характеризуадого сильно неравномерный по радиусу, попутный поток пассажирского СМПВ (см.рис.1), были спроектированы део соосдне пары ГВ, отмкаэ-щизся тем, что для их проектирования использовались 070 (для : цервой пары) и условие оптимума Працдтяя (для второй ■ пары). Сравнение результатов проектирования в указанных двух случаях дело в табл.2 и на рис.1. Откуда, в частности, следует, что применение 070 дает увеличение суммарной «эффективности соосной пары на 4,5% (отдельно дхя .заднего 13 это увеличение составляет 6%) по сравнение с парей, даеацой близкое к традиционному раехг'-зделенке циркуляции, соответствующее усяовиз рп-

тпюектзтроваяня ооосл«!. "" ' И 1

иь Л'

V —--'-" 1 —1

т^зппипа ТЬлеятЙ! «ЗГДИаа !

'ТО |

г 5

- /л / щ* • V Г\ ПС т.пп 0,75 1,00 1

-- •г по л 1 — "" - ■ 1 чи .1. ----- . _ •

И а. 0,0313 0,05Г;5 0,0316 1

Кг 0Д4Н 0,1351 0,1С57 0,1275

<7х> 0,со45 0,8593 0,8374 0,8115

ДПъ 'л 3,2 6,0 - _

"По* 0,8323 - 0,6243 -

4,5 - - -

г ., 0.4*39 - 0,449 -

I

IX

X х-

" '1 и—V.!

с?::?

'г.-4--У.-.

К

и

У

ОЙ

• ПСра&вШ 'О ч, | \у 4 Ю i

V

Ряс Л. РЬспргдвлснпз осевого попутного кото га гг циркуляция по радиусу для двух соосннх пар гз тг.бл.2. -

тоука Прахжтля. Кроме того, соответствуйте применения 070 оптимальные расцрздеяеюш циркуляции в этом случае как для переднего, так п заднего винтов парн шеэт максимум сильно смещенный к стушздз (г = 0,47 п 0,41), что делает эти распределения близкими к так называемым "малодушии". Все указанные особенности связаны с заданной при проектировании сильной радиальной неравномэрностю потока. "Следует отметить,'что полученное ■ применением 0У0 распределение циркуляции кроме указанных имеет еще одно ва&ноэ преимущество - одр обладает максимальной устойчивостью по величию эффективности к , возмошшм неточностям л зэданком поле скоростей, что следует из известного свойства окстрзмума в классической вариационной задаче. Указанной црзхздоство делает применение ОУО целесообразным дс^з в тех случаях, коим отсутствует замзтноэ увеличение эффективности до сравнению о проектом, соответствукцим иопояь-зозашо условия оптслума Праидтля.

Полученный применением 070 проект соосной пары является лкнь квазпоптЕмалышм, таге как согласно применяемому алгоритму каждый ЕВ пары строго оптимален только по отдельности, т.е. тогда, когда поле от другого IB считается неизменным. Условие оптимума по'суммарной эффективности,в случае слабой нагрузки, равного диаметра ЕВ пары и отсутствия неравномерности потока, было получено Г.И.Майкапаром, Д.В.Халезовым л Л.Я.Крупеннным, 1944-1958. Это условие, дающее одинаковые распределения циркуляции для переднего и заднего ЕВ пары получено путем применения теорем импульсов и энергии к сечению струи на бесконечности за двигателем, т.е. в иных чем у автора предположениях. Обобщение этого условия на дару ЕВ разного диаметра с учетом западного рцдиально неравномерного попутного потока пока не получено, поэтому автор считает предлагаемый алгоритм наилучшим в настоящее время приближением к действительному экстремуму, для соосной пары ЕВ.

При проектировании изолированного ЕВ или соосной пары ЕВ вместо ОУО можно использовать классическое условие оптимума Прандтля, что приведет к вполне пригодному проекту, хотя и уступающему по эффективности и по устойнивости к возможным возмущениям проекту, выполненному с использованием ОУО. Однако есть случай, когда ОУО пригодно, а условие оптимума Прандтля в принципе непригодно для проектирования. Этот случай

случай проектирования СВТ (лопастного колеса Грима) важен для демонстрации качественных возможностей 0У0. Дело в том, что, как известно, внутренние сечения лопастей СВТ работают в режиме турбины, а знёшше"соте11шТ¥ахадШёсХвнё_ струи основ-" ного ЕВ,работают в режиме гребного винта. При этом суммарный момент, действующий на СВТ, близок к нулю, а осевая сила (дополнительный упор) имеет положительное значение. Оптимальный СВТ, при прочих равных условиях, должен давать максимальное значение дополнительного упора. Соответствуйте распределение циркуляции по радиусу имеет точку перемены знака при переходе от турбинной к винтовой части.

Применение 0У0, справедливость которого для этого случая доказана в работе, позволяет записать условие оптимума для ÜBT сразу для всех рассматриваемых сечений лопасти от ступицы до конца лопасти и в процессе численного решения задачи, с использованием описанных выше алгоритма и программы,найти оптимальное распределение циркуляции и, следовательно, найти неизвестную точку перемены знака циркуляции.

Эффективность указанного метода иллюстрируется на рис.2, где дано сравнение двух проектов СВТ автора и профебсора Отто Грима, выполненных специально л ля сравнения при одинаковых исходных данных и опубликованных в 1990 г. Особо следует отметить хорошее согласование в определении оптимального положения по радиусу сечения ( 0,67), в котором происходит перемена знака циркуляции. Положение этого сечения у Грима было наедено с использованием накопленного им за 20 лет опыта проектирования и процесса последовательных приближений, так как применимых на всей лопасти условий оптимума для СВТ, кроме полученного автором 0У0, не существует. Грим в своих расчетах использовал схему Лербса, что введу значительной "перегрузки" концевых сечений СВТ (см.рис.2), привело к завышению расчетной величины относительного дополнительного упора (0,0741) по сравнению с расчетами автора (0,0509), здесь дополнительный упор относится к- упору ОГВ.

С целью экспериментальной апробации предлагаемого метода была спроектирована, изготовлена и испытана в кавитационной трубе ЛКИ модель СВТ. Для 01В и СВТ были приняты соответственно число лопастей 4 и 7, диаметр 0,2'м и 0,26 м, частота вращения 17 Гц и 6,46 Гц, дисковое отношение 0,36 и 0,412,

Рир. -2 . Сравнение двух проектов СВТ, автора (___

Грима (-).

—) н

паговое отношение на t = 0,6, 0,65 и 1,4. ОГВ был зедан, а СВТ проектировался, расчетная поступь ОГВ была принята 0,39.

В процессе эксперимента измерялись частота-вращения СВТ, упор----------

и момент ОГВ без СВТ и вместе с установленным на подшипнике скольжения СВТ. На рис.3 приведены полученные экспериментально 1флвые действия ОГВ и комплекса ОГВ + СВТ. Особенностью испытаний оказалось наличке подкручивающего момента, приложенного к СВТ и вызванного несовершенством подшипника скольжения в опоре СВТ. За вычетом указанного подкручивающего момента относительный дополнительный упор составил 0,0948, что

на 5% больше расчетного значения. О учетом подкручивания согласно эксперименту эффективность комплекса оказалась равной 0,526, что на 12,455 больше исходной эффективности ОГВ (коэффициент нагрузки го упору -2,5). Согласование расчетного значения частоты вращения СВТ (6,46 Гц) с экспериментальным (6,63Гц) можно считать вполне удовлетворительным. Эксперимент был выполнен под руководством автора В.С.Тихомировым и М.Н.Афанасьевым. .

На рис.4 даны результаты систематических проектировочных расчетов СВТ, иллвстрирупаие влияние относительных диаметра к частоты вращения па отяоситзлышй дополнительный упор. Подобные расчеты показивазт, что разработанный метод козно использовать и для выбора осяснкж элементов (ТПТ, что особенно важно ввиду отсутствия в этом случае диаграмм систематических испытаний.

0У0 позволяет проектировать в рачках 0JM оптимальные ГЕ формально при лябой нагрузке. Систематические расчета дъ-г изолированного ГВ показали, в частности, что гидродинамический шаг, постолиг-пй, гели попользуется условие оптимума Цращтля, при использовании 070 имеет токаега^го кзнотониого . роста от ступицы к периферии лопасти, причем градиент этого роста-увеличивается с увеличением коэффициента упора. При этом рост эффективности невелик и составляет доли процента, достигал капршвр J,b£ таш» прк У = 0,051 ~ G,7, npm-'o-t^víjie 0JSI становится достаточно формаяыгам. Sera кооффк-цязп? уперз .меньше 0,3,f*vmo утверждать, что для изолированного гз применение 070 вместо условия окг.злука Пратотка даот увеличение расчетной эффективности мено-з тхеп на хотя различие в распределении скорости смещения или циркуляции достигает зачетных величин.

цго Го

Ч" < 4А сьт/

\ ч \ \\ \ Ч ч 10КА £ ч NN

0, 1?0 \ \ \ \ ' -- — ,

о; псв г/Погй / \

ОЯ

А*

0,4

о,е

о,?

Рис.3. Кривые действия и отношение частот вращения /1 /Ло » полученные в процессе модельных испытаний ОГВ (--) и комплекса ОГВ + СВТ (—.

0,4 Ло6т/Пог6=> св

Рис.4. Зависимость относительного упора впламал.-ного СВТ, спроектированного для поля скоростей, со-оге*г'Тзтщ< с ^СТгкЗ/л относительных диаметра и частоты вращения при Н =7.

Вигшне лрофззЕаа: потерь 2а_сат2иаг»а:ое __ раздробление _.

цшкулясяи отзывается для вкаишгяруэдж ГЗ незкгздтвзк:'*:, ввиду югдоотп эешяши дСъ/д^ь . 3 ояу-тг.е ск^кв*гзвтврр$-иего 1В яа-яа поч»ледт газатаяйюнгого ясгрстяжгзгг, сд~~о зависящего от Си , расстатргэаежа вк/Г.пдем пр<"';.".брзтать ^одьзя.

га беле '^орге --'л.рлл;^";

рт/лат (О реи&ется аедша пробктЕро»счг.о:?о равге>ч. о:шно~ кавитЕругзщзго гребного винта (С1СГВ). Оптталькоо раецредеде-

ши НИИ И VI¡;»Гп МГГИХГГЛ' ООЧОК П тг„тт.-.т~ ■

разработанного в предвдувдх главах кзгсаа. При этом недо учесть профильное сопротивление, что выполняется в процессе последовательных приблпгешй, на кедом шаге которого оцредеяя-ется кавптационноо сопротизлзниа на базе полного ресендя система равенств и неравенств проектировочного расчета СКЕЗ, полученного с использованием теорш несущей поверхности. Распределение нагрузки по хотдо, вполне опрзделешюо для недави-хгтрет» т?>; (гаптлшп. дпд - 0.9). а сяттсх ОКЙ? ,».?—~ з результате рягзотг ссотл^тсггулге; спе.^^йг-ддоддой зс-зачг. К ссосбяксстр?.: ятой згдачг. огкгсксся носс„о-

Г-Г Г т,

" арецзеез со рс^слпн •г.зредблентгг Т'ощхгы »'йаздрш с Глакз, $ ч-акгаэ г-уполтгеяля уолегдй в виде пгрогаггетг. сбдс-пгчпгзя требуемой толэдгаг «сластей. Зтп особенность деядзт згдзчу цроегсгароЕПЯпа СХГВ гссчятеяьяо сссаязе, чсгг Радачу гт>ов1т»рог>??пт кекапптнругщего ЕВ. Нахкчдо ззгерп £ ;лсглс-ягсткс:,: пространстве СШ), в теоретическая плане» тргбузтш-менения той или иной математической модели трахмэряого • кавп-. лрлпояиогп течегош. Б нг.стеяией работе гввозьзузтея отлртггат тггк^пт модель тркгиорного пгвЕгарюнкого тгхзшш, 'ноского случая впервые предложенная Фабулой, 1562. Бкбор этой недели определили, Бочхервых, отсутствие особенности в конце каверды и, следовательно, отсутствие разрыва при переходе от ткеезла егкоркевкгацят, коса дела кзьгрж бешге едлл.лнг, л рстглгг г^езткой глглтодпк, когда, ".ичвргл тл--

-с-птотг": ~ г «.та» .лл^лло'; ;ло."с

цдз гпвй"сп:"ся;пзл сопротдвяендэм л л ллдат:;/.::' /а'лис^и-

костя простстго слоя меделдруищего каверну.

В указанной областп больпзшетзо работ посвящено задаче поверочного расчета СКГВ. Рассматриваемая задача цреектиро-

всякого par,чета СгОЬ с использованием теории несущей изззрг-яооге исоредоваяыоъ рааее в 'работах Лу л Сальмонта, ЮоЗ, Ю.М.Сздсзппкова, I9F2 i: Ида с коллегами, IS35, 3 порой* из этих работ попользовался мзтод 2Wi, во второй - тощша • и протяженность каверн задавались из эксперимента, в третьей ~ использовались- поцразкц из резания для плоской Сй-рсшотки. Таким образом, до работ автора, начатых в 1973 г., полностью расчетного метода гроектгрозагаи CKIB в рамтса:: творил несущей поверхности но сулузелюзало. дальнейшем большой объем ко-сязцозйнпй год руководством и црп учаогш автора бил выполнен А.С.Ньрзскддг, кс гор:/Л разработал процрамиш© средства, рсали-вуздя излагае:-...:! в дтгоезртацпи метод автора.

Глазные особенности этого мзтода созтоат в следую::!-::;. К исходной задаче•црдознвотсл метод искусственной вариационной задачи (КЗЗ), который позволяет непинейнув, из-за неизвестной области интегрирования, задагау свести к линейкой, которая оказиваетод неклассической вариационной. Неклассическсй ока является потоку, что ссдеригт часть условий в виде неравенств и ее решение дост;п'азтся не внутри рассматриваемой области, а на ез границе, что предусматривается специально при конструировании целевого функционала ИВЗ.

В табл.3 дано сравнение традиционной и вариационной постановок задачи проектировочного расчета оптимального CflB. При этом были приняты слэдуыцпе обозначения: ¿2 - осезоэ число кавитации; &г - местное число кавитации; - проекция контура любой из лопастей in ОП; ГЗЛАЫ- заданное раопреко-лениэ циркуляции по радиусу (пасенное с пен. 070); SiAA -область ОП, на которой размерен простой слой; Ц,0 - вспсмо-гательная функция, необходимая в случае нарушения условия 9'& О на S0 ; Skas - область Oil, занятая каверной, для которой выполняется условие постоянства давления (*> ; GkAS t 0,ЙА -толщина каверны и заданная толщина лопасти; Q,, ¡f - искомые интенсивности простого слоя-и радиальных присоединенных элементарных вихревых нитей; ¿>„.,7. - коэффициент, характеризующий квазипараболическое решение; F - целевой функционал.

.Сформулированная таким образом ИВЗ пссле перехода к конечномерной модели с использованием метода коллокаций превращается в задачу линейного программирования (ЗЛП), которая может быть решена численно достаточно эффективно известным сшп-

\

Ш

— « j'i'; ; 'i j ¡/в

StMb, ; Ь з* ! я*

Ísaü.(z) j Г:лл(г)

I - ! t К Г

i j. v'U Л(?

i <■/-, ,/<7 а- -«я Г/<а /.'¡г л *

Í :' ' 1

' -- ' - ; . , /

i Jí- ; î> — Г - /Л ч ! г tr,:¿ гг

' ."j/Ti^ /л'; "™i ;',7"X, :-;í ,

паке мзтодом. Целевой функционал для ИЕЗ вообще говоря ( не еовпедазт с естественным целевым функционалом, вытекащим из существа рассматриваемой оптимизационной задачи. Однако после обоснованного упрощения естественного целевого функционала удается добиться"указанного совпадения (см.табл.З), после чего задача проектирования оптимального СКГВ сводится к ЗШ, которая хорошо приспособлена к учету дополнительных условий - , неравенств (см. (* *) л в табл.3), обеспечивающих кон-

троль заданной тощзшы лопастей и отсутствия кавитации на на-гнетаадей поверхности. Среди рассматриваемых классов решений в о1ф0стности входящей кромки для простого слоя допускается кроме степенной особенности порадка - 1/4 еще решение со степенной особенности) порядка - 1/2, (таг; называемое квазипараболическое решение, обеспечивающее увеличенную толщину входящих кромок. Погрешность, которая при этом возникает для проектировочного расчета не превышает погрешности, возникающей при линеаризации, задачи. В случае поверочного расчета"'о цепью уточнения пинии схода каверны потребовалось бы уточнение в районе входящей кромки. Для вычисления оингулярных инте1ралов используется специально разработанная для этого автором (совместно с А.С.Нарвским) кубатуряая формула, базирующаяся на симметризированном двойном составном правиле Гаусса. Аппроксимация нагрузки и простого слоя принята непрерывной (полигональной) по хорде К кусочно постоянной по радиусу для преобразованной на прямоугольник области интегрирования. Обычно в расчетах принимались на опорной поверхности каждой лопасти по 7 неравномерных участков по хорце и по радиусу плюс 6 неравномерных участков по той заданной части опорной поверхности, которая обеспечивает размещение простого слоя, моделирующего каверны, вне контура лопасти и которая имеет протяженность вдоль хора, равную херве соответствующего' сечения (см. рис.5). В процессе решения ИБЗ, как доказано в работе, интенсивность простого слоя вна действительной задней границы Каверин на рассматриваемой части опорной поверхности автоматически обращается в нуль. При указанном разбиении области интегрирования на 91 панель ЗЛП содержит 294 динейннг: равенств и неравенств при 140 неизвестных. При этом заданная

толщина лопасти контролируется в 49 точках (точки коллокаций помечены + на рис.5), т.е. по одной точке для каздой панодк в пределах контура лопасти.

4P

35 T<(r)

z___у

/ /7//' * I -j___L^pih

i -t- I 4 i-d

-.L-LU i / /

1ШГ

\

\ - \ +

' I

T ! ■ »_ ii + / -t-/+/#

Ряс.5. Разбпекке области на панзли п радгалопоипэ точек гэллояадпй.

/ /"

ГД

3

s^KW'iejiXïtoict

•%a?i>,tua g Алезия -------^--..

ее ■

X X

4

t

V

t л

- / /

_J-¿А л. ■

О 4,2 ",'f M)

Xf

ïA.

-Jrt -ci -0,6 -{,2

fisc. 6 Сравнение расчетной форуы каверны а плане \ — ) с наблюдаемой s эксперименте ( — )

т

С цель» экспорймептаглпоИ npoaopix предлагаемого ¡/.отсда проектирования оптимально!-.; (¿Л.'3 б ил изготовлена но силумина модель трехлопастного aimu диаметром 0,2 м, которая проака пс1ш?ан&1 с кавктацпонной трусе 1ЩИП дм.акад.А.Н.Крылова. Сь-чеши пиэли ссгмептное распр.. деление токдаш по 'хордо с утод-щешдга хшадяздия кром;;змя. I;.;ело силовых иешкаавВ к выходящем крошам лопастей на огноги-гошш: радиусах 0,6 и 0,8 были припаяна градуированное г.олм:"-; я проведены заборы тевда: каверн. Сравнение расчетных и экспериментальных результатов дане на рио.б и в табл.4. Кривые деЛсжвш спроектированного СКГО даны на рис.7, Согл^осзаиие мсппо считать удовкетвориюльнш. Црл этом следует отмстить особо следующее. Бо-первых, что,со-глаозо впзуаяышу на расчетном рекгме, как и про-

бовалось, кавитация отсутствует на нагаетшиой поверхности лопасти полностью. При'уводгиояин поступи на 7у!> на нагнетающей стороне начинав? набкда: *.ся полоски зфсмсяной кавитации. На засасывающей стороне лопаптп па расчетном режиме возникает пузкрьког.ая форма ксюггаш, ахштышидоя на 8~I4í больную по длине область, чем ото ;ьсдс;'.дзыгаот расчет (см.ркс.6). Начинается эта область кзо::о,\гл:о акте входящей кро-кп но потоку и охватывает, как п трсбсл^лоо:,-до самой стучпщы, засасывает^ повсрхнэс-гь. Т: пагури гпс: бошадх числах Рейнольд са укйгпшо^ пузырьковой как известно, додала

соответствовать пленочная, v.-o и требуется по зоданиэ. Тоязда-¡з каторны кд биходяцсй крог.х-,-как показал эксперимент, в декствитольЕОЗтп на 6-10,2 о'слше расчетной. Во-вторых., хорз-5.39 согласование расчета и •;:;с::ер1г.:ента по упору (различие 0,5$) было достигнуто благодаря ы.!5ешгэ поправка, уадтнзаздой потер:) "сизого" сечения в :;т.г.опастЕсм пространстве и на бесконечности в следе за СШ> (гедеяь отбытая и за каверна-::: тянется ислубосконочндл п8рас;.пряэдв2оя след) по формуле

Тенге = rjlt n, [i ~ ек, с №АХ /(271 г R/Z) j, (15)

тдо ЭНГй - эквивалентный некавитирующпй 13, для расчета которого используется программа, описанная в, предыдущей главе.

Согласованно по моменту оказалось несколько хуле (расяп-чие 5,3,»), но это сячзано, ецш.'-з, с трудностью овгрсаелекия сопрогивлэяЕЯ трения при пузырьковой форме каввтацга. Б раз-

nef П О

Кт

I I l /П

e s)/с

U a «/UV

_!. , i.'

.У

J\J.

0,3

' 1 1 "ч» -> - -7» !

У X//

л.; l_

'. ■ I

Ч \Л

_l

0,7 P,S iO '.•>' .?' (3 f/

Rte.S". Кривые двйстзяя СКП5 i г.олу:ек:^!3 2 процессе кештгикй иоделп. •

чета эта величина принималась по формуле Прандтля - Шлихтинга..

Сравнение спроектированного СКГВ с данными отечественной серии "СК" показывает, что достигнутая эффективность выше на 3,4$. При этом максимальная тол-щша сечений значительно больше (на 16% и на 33$ для сечений на относительной радиусе 0,6 и 0,8 соответственно) как и диаметр входящей кромки (на 80/5 и 5% соответственно). При сравнении с другими сериями надо иметь введу, что согласно принятым условиям, у спроектированного СКГВ вся -засасывалцая поверхность, до ступицы, покрыта каверной, что зачастую не выполняется для винтов той или иной серии и что могет приводить к более высокой эффективности таких винтов. Автор принимал указанное условие с целью предотвращения эрозии по всей поверхности лопасти, однако, это условие можно ослабить, если принятые глубина развития кавитации на корневых сечениях лопастей приводит к слишком большой потере эффективности, что возможно при более высоких,чем рассмотренно в работе ( <£ = 0,25), числах кавитации.

С целью упрощения инженерного использования полученных результатов, автором (совместно с А.С.Нарвским) были выполнены систематические расчеты по определению системы поправок на ширину лопастей по теории несущей поверхности для оптимальных трехлопастных СКГВ. В отличие от аналогичных поправок для некавитирующих 1В, значения указанных поправок для СКГВ зависят от параметра «32/Кп тде Нп - коэффициент по упору без учета профильных потерь. Как показали расчеты, поправка на кривизну средней линии системы сечение плюс каверна незначительно превышают аналогичную поправку для некавитирую-щего ГВ, цри дискозом отношении 0,475, но при дисковом отношении 0,950 указанное превышение увеличивается до 30-50?, нарастая с увеличением параметра X/ Нтг ,

В заключении указано, что диссертация представляет собой научный труд, в котором на основании выполненных автором исследований и разработок осуществлено решение научной проблемы, икающей важное народнохозяйственное значение и заключагадейся в теоретическом обосновании алгоритмов и создании на из базе программных средств проектировочного расчета оптимального ГВ по вихревой теории, отличающихся от известных следующим.

Во-первых, повышенной надежность, что заключается в от-

cyr отита короаяьпого вишвшя росчяпшх оютю;;:.1 эС?!«яЬэ-псс:п ïip:i "Еэрэгрузпз" ковдевш: сс~сяп2 (удпзпш-г^-. "шрзгртз-

ка'' !.:¿zze? tr.'-ИТТ. МЛОФЛ Я в «лчтеггтг» —~ -...........

■ " , ' " ' П* ' Г;"" ' л'_ 'i . :,.

— — ., «j^^ui/iüruTj úu/icíiien ^«¿ШЧРСГЛЫЮСГГ.". Т.О.

?;r\1iFP7r> _ "П.') —■---fr™ ----;—--

jtr-x£iwrbMA, ООЯев ИОЛПКМ ГОСТОМ ДОПСЯтК'ЯгГЫШх .Твв'отчлв

КЙЯСРН - • ---------------------

сгсп паяггслэ^раотбТЕЖ.! щгтглт л отфусзая

WU4UUIU ¿IJUIJLU

гари, Kcssca ipp.ca д ци:доч:юго ГБ, ;;'СХ£;;;>3.,:С'Ч::'С'Г0 •-•а г.с.г;с-.:згпглно"£ r.ott'oû суашмтяп га потсг^г:^.;!^':-'"'-:'™ yc.f.cisiKü'jrr, сапруйхйзщплп ког-о:?.

Гтргдаохогяйстгсшюв зпаюпге по.'г^с:-:.":™ p^yr'.vr.W) sa-дплается npes-to всого в узучшскпп зсгтостЕа провдтсз, s рдс-глгпяпг: обясстя прсггнендя гзтсдсв crxpeaoâ "•ссркт; ja шгпг-д^ш!ояек0 еяучаз {сссенго ГВ, г?ояссо.й>г::а) г. на а*.-с&пк;:г>

. ' M

-

Oí'

'Озиоил.. соодхизя^ днгсортапгл: оцуЗглсовало s слздугзз: рйЗэт^г гагара :

I. Цр~гзза izrLii,;y;.ia каьиггцзшого сопрот.з;;о£п:л i»:: пзтод рс_ох:л jcaoinoa задача о кавитгрусдэго хрия

кепочного <к,г:;зда // Тр. JEüI: Пздждэдазига и тсор::л юргйи, loro, с. <г •»-•:;;.

3. Up:^:3E3ia'.j .лцгйлюго програ:.1..2:роззш1я ' в ¡задачах прозкпзроьз^гя ^шьоеи. c:;otô:.; // Сб. р.го га.

акад. A.H.ufasoBa, Ю?Э, вал, 224, с. 60-72.' 3. ' Пр^гсдэ!'. J открыла xlsosko:: подаях дяя расчэта i<p:.i;:iz3 apii про:гл2э.г=по." ta:v:> ¡ивлтзцки // C¡5. йакка» сп/засос орда со сзо;'огда:1 творкяостк'.:% ЧТУ, Чз5й"сзры, IÍG0, с. 10-15 ( c0w/fcp а.С.Нэрзс:"^ ). •

í. /ла.1:гплэciío'j рапгошэ л;^ запад задачи о кавигадонкои сбтокоягд! плоско!: шасгппш прп гр0г:аБ0ль:-юл число казстаци; // Тр. „Ш: Пщрог.з^а21Л«"> п тоорзд щяВхя, IED3, с. £5-42 ( соавтор A.C. Езрзскц-ii ).

5. Стегсюпарлсо дзташэ сугарисзинфужда ьосугуг: пссорзЕосги // Сб. шо к:,:. сг.зд. А.Н.Кршша, eliïï. 318, кго, с. Ь?-аз < соавтор А.С.Кзрг-с:.-::; >,

6. Исколи тоэрги о кр^ха и ekïïto с но;а:энЬий",т ьэд^яязад?.! поторчит па случал часппло заданного £м1.П1Сдс-лонйя

пэ рзс:.;ох.у // Ргсо. 11th сеь. S!E3H, В?»КС, 7агпа, bale..-i'., "i , vol. 1, p. 23/1-й.

7. Ccoú;:'.;.;ií_o toipciiw! Кти ка случае заданного рэспдо^звия ¡.'¿грузки но части ;опа'л:л // Тр. ЖП: Ходкость i: wjesoßs» кадета сдав, 11-32, с. ЯЗ-СЗ..

8. прлхвошэ ^этодзе »йпгокгткэского в лныедясо теории uasííraieioiaiií: течзшг. // Докладу 12-оп сосся-г Ziere, Варка, ШЗЗ,. тс.-.; 2, с. 32/1-22.

0. Чкс.*эвЕог» р&аонкэ -обратно:-; линодш задача о каып^адэго краг« коночного разпаха // В кн. : Âtbicin-j;-. сплоха:.: ерад с границами раздала,- ЧТУ, Чебоксар»-¡, 1ПЗЗ, с. Т--20 С соавтор А.С.Нараскк". ).

10. Акасгшчогкоз рзшйккз плоской задач;: о кавстащкшш обтекании дуга круга пра произвольно^ числэ ксс. гга!?:и з использование открлоа линзаяса модели // Тр. ЛКЯ: Проблем: гидродинамики судмч, ÏSC3, с. 20-26 ( соавтор A.B.Tôwuu ).

II. V^CÚSO^'CO УСЛЗОВПЭ СГОГЧУПа Д.7Я К0ПЗЧГ0-ЛЗП307ССЛ>

ipcunoro г.ггга о уч-лтса пэгрувкз и проОагшгз: штсм» // t<i

■i г._ ._ . ____________ l rj " i ° i i '

ГГ^'Лт^ОГГ. // rw ПТЛ--- ---- '

«идет» Jûya-'BÎW ¡СТЮТЯЗ ПаятоГО ллппгл-гга«»»»'' -г—

T.Í

л тгоргл "".суг.л позорхност:: В

f.'n ÚJSifít

vwuuivu /г. о, nrtf г

ï&. С;,:г::!тр:;^1'роЕ22т:оз дапя» еостегяоэ rir.22iî::o Ггуеся тда ржда дзугер^к с.'пгуляргиг кггограгдэ // Тр. Л'Л: •'зтог'глтас.г.э г:одз-п íi САП? з суя>стрс?т:?, 1025, с. 3-7 < roíST^p А.С.Нзргхнал ).

16. Fsotct EsoJïtpoEsœioro гроб:юго srarra с кспэп-зо^ансгп обсо'г^зяого условия оптпмуиа // Сб, НТО гл. егсад. А.Н.Крмлдаэ, 1~5, емп. 414, с. 42-48 ( спкиторм с.в/ьсгет. 2.".-г™«-...—' v

" "" V..^'. ■ ' -Í Ï Г."

: V;*" г- -üC'j 7елэгorp./ii"'.-' ".¡;ст;'- opr<yo

тег"" "о oroLo^^^s грзш-'Цг.и:, "-17, '-^ïcsc^pM, F3,', г, i7-Я'í,

'9, пгггпжзашп &;-з?'вятов ".зосфоватмото хребноге к'нта с •'OGOjifîOB^rvt .yvarparct сгрг:зных аспытамш // га. НТО ni, .г;>ад. Л.H.Крылова, IÍG7, sai. 13, с. 4-16 с соавтор И.с.Мецэшю )

20. Повзрочныа мевдт <?»п?ря5г2ягрупэг0 inwáaoco вяятл с' кешаьзоваярш теории несуща поюртаостк // ïp„ ó Рсоссвзноз moja сек-ллара: Гедасдаааккка -большое скоростей, Красноярск, 1937, с. 104-110 < соавтор А.С.Нарвскиа ).

21. Алгоритм а прогрзйма прсектировочного расчета гребного винтя, пртепособ-твнпого п попутному потоку, с учетом ощтаюа состэгшиадаа // Теэисн дохгадов Вс. НТК Крцдовскда чтчая ISS7 г., НТО нм. акад. А.Н.Крылова. 1637.. "с, 24-23 С соавтор В.Н.Хрзчушив

22. -да^шш. Л.: Судострозжз, IS£3, Я35 с. С соазтори Ji.G.Prn-^m, Л.А.Руссщиа ).

23. lipcoxru'xoBo-ciiia расчет оптклзхьного вахэга uc Езцрошз icops-: // Тр. ЛП1: .iJjpKtoni гдадаг^;!! к сШотсаосг.-с пианол, IS&», с:. '1-0 С соавтор ДЛО.Садовзлсоз ).

24. Пэлрзлг:! т п.рглу лэиастоа га тсзргл ь\>35кг,гл . iiot.ap2so3Tii дяя трх'зшстиьк с$изргсашгпфузЕШ2 хрсбагг шагов // Тр. J22I: Сргд'лха п г:отоди гоекшшш коряодак хичоотп судоь, IS-ЭЭ, с. < со.^зтор А.С.Еарзсшй >.

25. кр^жрозжз к шшшй kojpsxi сшбодпо Б^агэдзгося • турс5йщюй^»::орз // Ы, ¿^шддов Ограелэзоз ШП по тоорлз корзбяя, честь II, ЦШ п,'. сзэд, Л.Н.К;ыжтэ, 1С31» с. 193-207 ( соавтор:,?

B.С.Тшок;:рсз, И.й.^агтсьоз ).

23. Щюс1гп5»вочип растат соооной пара гребных винтов с кошльзовь-шзз сбобцсгшою усховал оптимума // Тезисы дмслздов Es. НШ Кршювсккэ чтения 1831 г., ШО ел. акад. А.Н.Ерыхова, 1931, с. 21-22.

27. Есшггания еодзш свободао вращающегося турбопродадягрэ в казнгацяэлЕоз труйэ // Доклада,Ва. НТК, Каяшшгрэд, 1930, НТО на. акад. - А.Е.Кршюва, 1Б91, с. 81-85 ( соавторы' В.С.Тихомиров, К.И.Афзнзсьзз У.

23. Проект кэдзряйзацш БЫРГ с установкой свободно Брацащсгозя турбопрошхшра // Тезисы докладов XI Дальневосточной НТК» Владивосток, I8S2, с. . 25-27 С соавтора

C.В.Антоненко, Е.В.Казю ).

23. Generalization of the Betz theorea for the case oi arbitrary induced velocities accounting lor the profile losses at a given chape of free vortices // Proc. Uth see; SMSSK, BSKC, Yarna/Bulgaiia, 1SS5, vol. Z, p. 44/1-18, vol. 3, p. D19-B24.

SO. Supercavitaiing propeller design equation in lifting surface theory and.method of its solution // Proc. Uth sea. SMSSH, BSIIC, Varna, Bulgaria, 1S35, vol. 1, p. 19/1-21 { co-author A.S.Narvsky ).

31. A modified Lerbs scheme for moderately loaded propellers // Proc. 15th ses. SMSSH, BSHC, Varna, Bulgaria, 1586, vol. 2, p. 6/1-18 ( co-author V.G.Mlshkevich ). .

32. Calculation of cavitating propellers based on tiio lifting-surface theory // Proc. 4th Internet, congress imaem, ESHC, Varna, Bulgaria, 1937, vol. 5, p. 153/1-15 ( co-author

A.S.Narvsky ).

'J3. ,\n optics! le? of circuit", ion distributic.a nl.-r, \ :h*> r.-.llus /v,- i 'roelj rotating Grin':; culdinc; 1:fr.;.

~r~. <MTiTTr, "^rrCt Trira, Rul^rr!". i0P®, "o1. 3 r ina/1—i

' . V.SJ/31 Of (/ptlP.al ':.".r"'-! P.T'pC-i..1. ~rr tl'l r. ".*:' Pi.:.; TV., rotating uirbopropeliers auapteci l'or i'-auialxjr jjonuiiiioruj o»jLrleu flow •■■/' "Toe. ¡"uurth Internal, 5u.t, >.n '■'£-■

rusarla, 19SS, vol. 3, p. r,'4/l-i£.

props* l«}7 ' tr*'";"- —r "

Vs.. f'-rfi. r,"HC, VVi;?. "

19/1-4 ( co-author A.S.NarvsKy ).

k-T +IT1/V miAlU/s^n -f/N*» Antimol rioolffn rtf* fr>£iOl T7

1 «V«««. f / ThftAA 4 n+V» r»An PIIPDU UViUf»

Bulgaria, 1990, vol. 2, p. 77/1-5 { co-author O.Gria )