CC BY
28
УДК 629.7
ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ШНЕКОЦЕНТРОБЕЖНОГО КОЛЕСА В ПАКЕТЕ SOLIDWORKS SIMULATION
И. А. Дубровина, А. П. Попова Научный руководитель - Л. А. Бабкина
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: popovaannapavlovna@mail.ru
Выполнено численное исследование НДС шнекоцентробежного колеса под действием внешних нагрузок. Трехмерная геометрическая модель создана с использованием системы автоматизированного проектирования SolidWorks. Численное исследование напряженно-деформированного состояния выполнено в интегрированном пакете SolidWorks Simulation. Результаты численного исследования хорошо согласуются с аналитическим решением.
Ключевые слова: численное моделирование, шнекоцентробежное колесо.
SIMULATION OF THE SCREW CENTRIFUGAL IMPELLER
I. A. Dubrovina, A. P. Popova Scientific Supervisor - L. A. Babkina
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: popovaannapavlovna@mail.ru
The task of computational investigation of stress strain behavioron thescrew centrifugal impeller is solved in this article. Geometrical model is worked out due to algorithms of solid modeling with the use of the computer-aided design system SolidWorks. Numerical simulation of stress strain behavior on the screw centrifugal impeller is designed as an integrated package SolidWorks Simulation.
Keywords: numerical modeling, the screw centrifugal impeller.
Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) с турбонасосным агрегатом (с насосной подачей топлива) применяются в ракетах-носителях космических аппаратов и баллистических ракетах. Турбона-сосный агрегат состоит из одного или нескольких насосов, приводимых от газовой (парогазовой) турбины. В ЖРД обычно применяются шнекоцентробежные насосы [1]. Основное назначение шнека - улучшить антикавитационные качества насоса. Определенным выбором параметров шнека можно улучшить и энергетические качества насоса с большими отношениями диаметров центробежного колеса. Конструкция шнекоцентробежного насоса приведена на рис. 1 [1-3].
В работе выполнено численное исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкции шнекоцентробежного колеса насоса под действием внешних нагрузок. Геометрическая модель колеса создана по алгоритмам трехмерного твердотельного моделирования в системе автоматизированного проектирования SolidWorks (рис. 2.).
Исследование НДС проводилось в конечно-элементном интегрированном пакете SolidWorks Simulation [2]. Были назначены следующие кинематические граничные условия: ограничение перемещений в местах крепления колеса на валу; в качестве статических нагрузок выступают центробежная сила, возникающая за счет вращения и давление в насосе.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1
Рис. 1. Схема устройства шнекоцентробежного насоса [1]: 1 - корпус насоса; 2 - центробежное колесо; 3 - шнековый преднасос; 4 - спиральный сборник; 5 - подвод насоса; 6 - конический диффузор
лл_
Рис. 2. Геометрическая модель шнекоцентробежного колеса насоса
Рис. 3. Кинематические и статические граничные условия
В результате расчёта НДС были получены эпюры максимальных эквивалентных напряжений по Мизесу (рис. 4), перемещений, деформаций. Коэффициент запаса прочности равен 1,7.
Нштиш
И :797б*МЙ ,2510е>О£Й .згзвсчкн .1
К 1 £№ГО Щ. 1 ЖоШН I;. 1 119ИПВ К&Э8бе<00? НкяЗДКР
Прцел мягчеет 6 дне-мк
Рис. 4. Эпюра эквивалентных напряжений Результаты численного исследования хорошо согласуются с аналитическим решением.
Библиографические ссылки
1. Овсянников Б. В. Расчет и проектирование шнекоцентробежного насоса : учеб. пособие. М. : Изд-во МАИ, 1996. 72 с.: ил.
2. Алямовский А. А. и др. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике. СПб. : БХВ-Петербург, 2005. 800 с.
3. Васильев Ю. А. Расчет и проектирование шнекоцентробежного насоса : методическое указание к курсовому проекту «Теория и проектирование турбонасосных агрегатов» / под ред. Д. А. Ягод-никова. М. : Логос, 2002. 71 с.: ил.
© Дубровина И. А., Попова А. П., 2016
