Исследование кавитационных качеств двухъярусных рабочих колес с помощью программного комплекса РumpLinx

Твердохлеб И.Б., Князева Е.Г., Лопатин М.В.

Многочисленные работы, проводимые в ОАО «Группа «ГМС» показали возможность повышения напора (при сохранении уровня к.п.д.) центробежного насоса в условиях ограничения радиальных габаритов проточной части центробежного насоса за счет использования двухъярусных рабочих колес Следующим этапом исследования гидродинамики течения в данной разновидности рабочих колес стало изучение влияния геометрии второго яруса лопастей на антикавитационные качества рабочего колеса.

Сравнительный анализ результатов численного и физического исследования кавитационных явлений в насосе, проведенный различными авторами, показывает, что численный эксперимент позволяет проследить процесс образования и развития кавитационной каверны, а также определить при этом точное значение давления на входе в насос. При проведении физического эксперимента определить данную величину давления возможно лишь визуальным методом. Возможность прогнозирования кавитационных характеристик подтверждает собственный опыт проектирования Группы ГМС проточной части насоса двустороннего входа и шнекоцентробежной ступеней при помощи численного исследования течения с использованием модели кавитации двухфазной среды, состоящей из воды и паров воды.

С целью анализа влияния положения и геометрии второго яруса лопастей на кавитационные качества рабочего колеса было проведен ряд численных экспериментов при помощи программного продукта PumpLinx, который представляет собой комплекс вычислительной физики общего назначения с полностью адаптивной архитектурой ориентированный на моделирование трехмерных течений / кавитации для насосов, двигателей и других динамических машин с крутящимися или скользящими компонентами. В дополнение к стандартному набору мультифизических модулей PumpLinx включает один из лучших в отрасли кавитационный модуль, эффективность которого подтвердили натурные испытания и отзывы пользователей. Ключевое преимущество этого модуля – его сходимость в сложных задачах.

В докладе представлены результаты численного исследования антикавитационных качеств двухъярусного рабочего колеса быстроходностью ns=100, а также приведен анализ картины течений и характер развития кавитационных каверн для различных вариантов установки второго яруса лопастей.