Разработка методики учёта сил инерции жидкости в математической модели прямозубого роторного насоса
DOI:
https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-3-14-21Ключевые слова:
прямозубый роторный насос, инерционные силы жидкости, математическое моделирование, методика расчёта, переходные процессы, угловое ускорение.Аннотация
Статья посвящена разработке методики исследования влияния инерционных сил жидкости на рабочий процесс прямозубого роторного насоса. Основное внимание уделено созданию усовершенствованной математической модели, позволяющей учитывать инерционные эффекты жидкости при переходе между режимами всасывания и нагнетания. В работе предлагается новый подход к моделированию, устраняющий ограничение традиционных методов за счёт учёта массовых свойств жидкости и их влияния на гидравлические сопротивления, изменение геометрии рабочей камеры и неравномерность подачи. Подробно описаны этапы построения модели, включая физическую постановку задачи и вывод математических зависимостей. В результате исследования разработана методика расчёта мгновенного расхода с учётом углового ускорения жидкости, а также определены условия возникновения обратного потока. Разработанная методика представляет практическую ценность для проектирования и модернизации гидравлических машин с целью повышения их надёжности и эффективности в переходных режимах работы.
Финансирование. Статья подготовлена в рамках гранта РНФ: конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс) № 25-29-20146, https://rscf.ru/project/25-29-20146.
Скачивания
Библиографические ссылки
(1). Галдин Н. С., Семенова И. А. Гидравлические машины, гидропневмопривод. Омск: Изд-во СибАДИ, 2022. 317 с. ISBN 978-5-00113-196-0.
Galdin N. S., Semenova I. A. Gidravlicheskiye mashiny, gidropnevmoprivod [Hydraulic machines, hydropneumatic drive]. Omsk, 2022. 317 p. ISBN 978-5-00113-196-0. (In Russ.).
(2). Галдин Н. С. Гидравлические машины, объемный гидропривод. 2-е изд., стер. Омск: Изд-во СибАДИ, 2014. 272 с.
Galdin N. S. Gidravlicheskiye mashiny, ob”yemnyy gidroprivod [Hydraulic machines, volumetric hydraulic drive]. 2nd ed., ster. Omsk, 2014. 272 p. (In Russ.).
(3). Свешников В. К. Станочные гидроприводы: справ. 5-е изд., перераб. и доп. Москва: Машиностроение, 2008. 640 с. ISBN 978-5-217-03438-3.
Sveshnikov V. K. Stanochnyye gidroprivody: sprav. [Machine tool hydraulic drives: handbook]. 5th ed., revised and suppl. Moscow, 2008. 640 p. ISBN 978-5-217-03438-3. (In Russ.).
(4). Гейер В. Г., Дулин В. С., Заря А. Н. Гидравлика и гидропривод. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: Недра, 1991. 331 с. ISBN 5-247-01007-8.
Geyer V. G., Dulin V. S., Zarya A. N. Gidravlika i gidroprivod [Hydraulics and hydraulic drive]. 3rd ed., revised and suppl. Moscow, 1991. 331 p. ISBN 5-247-01007-8. (In Russ.).
(5). Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы. 2-е изд., доп. Москва: Станкин: Янус-К, 2003. 544 с. ISBN 5803701351.
Skhirtladze A. G., Ivanov V. I., Kareyev V. N. Gidravlicheskiye i pnevmaticheskiye sistemy [Hydraulic and pneumatic systems]. 2nd ed., suppl. Moscow, 2003. 544 p. ISBN 5803701351. (In Russ.).
(6). Орлов Ю. М. Объемные гидравлические машины. Конструкция, проектирование, расчет. Москва: Машиностроение, 2006. 222 с. ISBN 5-217-03335-5.
Orlov Yu. M. Ob”yemnyye gidravlicheskiye mashiny. Konstruktsiya, proyektirovaniye, raschet [Volumetric hydraulic machines. Design, projection, calculation]. Moscow, 2006. 222 p. ISBN 5-217-03335-5. (In Russ.).
(7). Башта Т. М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. Москва: Машиностроение, 1974. 606 с.
Bashta T. M. Ob”yemnyye nasosy i gidravlicheskiye dvigateli gidrosistem [Volumetric pumps and hydraulic motors of hydraulic systems]. Moscow, 1974. 606 p. (In Russ.).
(8). Щерба В. Е., Шалай В. В., Кондюрин А. Ю. [и др.] Анализ деформационного, массообменного и теплового взаимодействий в процессе сжатия в насосах объемного действия // Вестник машиностроения. 2018. № 10. С. 16–20. EDN: YLNCUX.
Shcherba V. E., Shalay V. V., Kondyurin A. Yu. [et al.] Analiz deformatsionnogo, massoobmennogo i teplovogo vzaimodeystviy v protsesse szhatiya v nasosakh ob”yemnogo deystviya [Analysis of deformation, mass-16 exchange and thermal interactions in the process of compression in volume-effect pumps]. Vestnik Mashinostroyeniya. 2018. No. 10. P. 16–20. EDN: YLNCUX. (In Russ.).
(9). Щерба В. Е. Сравнительный анализ методов расчета процесса нагнетания в насосе объемного действия // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2021. № 11. С. 33–38.
Shcherba V. E. Sravnitel’nyy analiz metodov rascheta protsessa nagnetaniya v nasose ob”yemnogo deystviya [Comparative analysis of methods for calculating the discharge process in a positive displacement pump]. Khimicheskoye i neftegazovoye mashinostroyeniye. Chemical and Petroleum Engineering. 2021. No. 11. P. 33–38. (In Russ.).
(10). Щерба В. Е., Шалай В. В., Занин А. В. Термодинамические основы рабочих процессов машин объемного действия, предназначенных для сжатия двухфазных двухкомпонентных рабочих тел // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2019. № 6. С. 17–21. EDN: NPMOCA.
Shcherba V. E., Shalay V. V., Zanin A. V. Termodinamicheskiye osnovy rabochikh protsessov mashin ob”yemnogo deystviya, prednaznachennykh dlya szhatiya dvukhfaznykh dvukhkomponentnykh rabochikh tel [Thermodynamic foundations of working processes in positive-displacement machines designed for compression of two-phase, two-component working fluids]. Khimicheskoye i neftegazovoye mashinostroyeniye. Chemical and Petroleum Engineering. 2019. No. 6. P. 17–21. EDN: NPMOCA. (In Russ.).
(11). Гликман Б. Ф. Математические модели пневмогидравлических систем. Москва: Наука, 1986. 366 с.
Glikman B. F. Matematicheskiye modeli pnevmogidravlicheskikh system [Mathematical models of pneumohydraulic systems]. Moscow, 1986. 366 p. (In Russ.).
(12). Липанов А. М., Кисаров Ю. Ф., Ключников И. Г. Численный эксперимент в классической гидромеханике турбулентных потоков: моногр. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2001. 161 с. ISBN 5-7691-1140-2.
Lipanov A. M., Kisarov Yu. F., Klyuchnikov I. G. Chislennyy eksperiment v klassicheskoy gidromekhanike turbulentnykh potokov [Numerical experiment in classical hydromechanics of turbulent flows]. 2001. 161 p. ISBN 5-7691-1140-2. (In Russ.).
(13). Григорьев А. В., Щерба В. Е., Калашников Б. А., Блинов В. Н. [и др.]. Экспериментальные исследования прямозубого роторного насоса // Омский научный вестник. 2012. №. 2 (110). C. 152–156. EDN: PBGNKT.
Grigoryev A. V., Shcherba V. E., Kalashnikov B. A., Blinov V. N. [et al.]. Eksperimental’nyye issledovaniya pryamozubogo rotornogo nasosa [Experimental research of spur gear rotor pump]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2012. No. 2 (110). P. 152–156. EDN: PBGNKT. (In Russ.).
(14). Кайгородов C. Ю., Павлюченко Е. А., Лысенко Е. А., Носов Е. Ю. Прямозубый роторный насос с гидродиодами // Научные труды SWorld. 2013. Т. 13, № 4. С. 57–61. EDN: RTIJFV.
Kaygorodov S. Yu., Pavlyuchenko E. A., Lysenko E. A., Nosov E. Yu. Pryamozubyy rotornyy nasos s gidrodiodami [Spur gear rotor pump with hydrodiodes]. Nauchnye Trudy SWorld. 2013. Vol. 13, no. 4. P. 57–61. EDN: RTIJFV. (In Russ.).
(15). Кайгородов С. Ю. Экспериментальное подтверждение возможности применения гидравлического диода в линии нагнетания прямозубого роторного насоса // Вестник машиностроения. 2020. № 4. С. 56–58. DOI: 10.36652/0042-4633-2020-4-56-58.
Kaygorodov S. Yu. Eksperimental’noye podtverzhdeniye vozmozhnosti primeneniya gidravlicheskogo dioda v linii nagnetaniya pryamozubogo rotornogo nasosa [Experimental confirmation of the possibility of using a hydraulic diode in the discharge line of a spur rotary pump]. Vestnik Mashinostroyeniya. 2020. No. 4. P. 56–58. DOI: 10.36652/0042-4633-2020-4-56-58. (In Russ.).
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Неисключительные права на статью передаются журналу в полном соответствии с Лицензией Creative Commons BY-NC-SA 4.0 «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция-Некоммерчески-СохранениеУсловий») 4.0 Всемирная (CC BY-NC-SA 4.0)
