Расчет течения жидкости в резинокордном компенсаторе Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК № 532.5

МБ. Угренев, М. V. Ugrenev; e-mail: [email protected]

С.Б. Кишит, S, V. Klishin, e-mail: progress! ]20@ratnbler. ru

~r~B.H. Сорокин, V.N. Sorokin, e-mail: [email protected]

ФГУП «Научно-производственное предпрнятае «Прогресс», г. Омск, Россия

FSUE «Scientific and Production Enterprise «Progress», Omsk, Russia

^Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия

Omsk State Technical University, Omsk, Russia

РАСЧЕТ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОС ТИ В РЕ ЗИНОКОРДНОМ КОЛШЕНС АТОРЕ

COMPUTATION OF THE FLUID FLOW IHROUGH THE RUBBER-CORD COMPENSATOR

Приведен расчет потока жидкости в двухгофровом решнокордном компенсаторе с помощью метода конечных элементов. Получено решение зздачн структурно-жндкосгаого шлжмо действия.

Не computation of fluid flow through rubber-cord compensator using the finite element method. Obtained solution of structurally-liquid interaction.

Ключевые слова: Компенсатор, метод конечных элементов, структурно жидкостное взаимодействие, динамические характеристики, течение жидкости

Keywords: Compensator, finite element method, fluid-structure interaction, dynamic behavior, fluid-flow

Гидравлические системы широко применяются в судостроении, в нефтяной, химической и газовой промышленности. В состав гидравлических систем, кроме источников энергии рабочего тела, входят трубопроводы, распределительные устройства

Работа названых систем неизбежно сопровождается появлением вибраций, которые зарождаются большей частью в источниках энергии и распространяются затем по трубопроводам и рабочей жидкости. Механические колебания трубопроводов приводят к снижению их надежности, из-за разгерметизации и выхода из строя.

Для снижения уровня вибрации при передаче по трубопроводам, в них устанавливают гибкие вставки, которые представляют собой ре зннокордные компенсаторы, патрубки, силь-фоны.

158

Целью работы является определение механических сопротивлений компенсатора при прохождении через него потока жидкости.

При разработке резинокордных компенсаторов обычно проводят расчеты геометрических параметров гибких вставок [1], имеющих механические и акустические сопротивления, которые значительно отличаются от аналогичных сопротивлении трубопроводов [2].

В гибких вставках колебания стенок преобразуются в колебания жидкости, а колебания в жидкости - в колебания стенок. И для 'этого случая двухсвязанности колебании можно использовать представленную в работе [3] обобщенную математическую модель динамики криволинейного трубопровода. Замкнутая система векторных дифференциальных уравнений в безразмерной форме, описывающих динамику трубопроводов сложной пространственной конфигурации с пульсирующим потоком жидкости, записывается в виде:

0)

где " - вектор перемещения точек осевой линии трубопровода; - вектор внутренних сил; № - относительная скорость рабочей жидкости; р - давление жидкости; / - вектор сил взаимодействия между трубопроводом и рабочей жидкостью; т- время; з - координата, отсчитываемая вдоль осевой линии, п — безразмерный коэффициент, равный отношению погонной массы трубопровода в каком-либо сечении к погонной массе трубопровода в начальном сечении (для однородного трубопровода и=1); е' - единичные векторы, направленные по касательной 0=0, нормали 0=2) и бинормали 0=3) к осевой линии трубопровода.

Для определения сопротивлений гибкой вставки необходимо решить дифференциальные уравнения (1). Численное решение определим с помощью метода конечных элементов Геометрические параметры конструкции рассчитываемого двухгофрового резинокордного компенсатора: длина 230 мм, диаметр прохода 100 мм, количество слоев корда 2, толщина стенки патрубка 10 мм. Граничные условия по торцам компенсатора - заделки. Во входном сечении компенсатора для жидкости задана скорость течения 5 м/с.

На рис. 1 представлено распределение скорости потока жидкоеги по сечению компенсатора. Отчетливо видно распределение скорости тока по сечению тела жидкости, в пристеночной области значение скорости стремится к нулю. На рис. 2 представлен график изменения механических сопротивлении на входе и выходе. Усилия на выходе компенсатора меньше усилий на входе. Однако колебания на выходе из компенсатора затухают заметно медленнее, что обусловливается возникающими возмущениями в потоке жидкости при прохождении его через гофры компенсатора

Рнс 1 Распределение скорости течения жидкости в патрубке

-у«щкр|>»а>цзТ|«/||—...........ниш -ни

/ / У ■Л.

/ .к* ч, \

/ / » Я ?7 •:

// 1'

1Ю: Ш Сд 1 Ц

Рис. 2. График изменения сопротивления на входе и выходе гибкой вставки

Таким образом, в работе рассмотрено численное решение для течения жидкости внутри двухгофрового компенсатора, с целью определения механических сопротивлений.

Библиографический список

1 Шварц А. А. Расчет геометрических параметров двухгофровой резинокордной оболочки усиленной центральным стяжным кольцом / А. А. Шварц // Россия молодая. - Омск : ОмГТУ, 2013 -№ 1. - С. 152-156.

2 Попков В. И. Колебания механизмов и конструкций моногр. / В. И. Попков, С. В. Попков. - СПб. : Сударушка, 2009 - 490 с.

3 Прокофьев А. Б. Разработка метода комплексного анализа динамики и прочности трубопроводных систем с гасителями колебаний рабочей жидкости: дне. ... док. техн. наук : 01.02.06: защищена 28.11.2008 / Прокофьев Андрей Брониславович - Самара, 2008. - 353 с.