Розова Людмила Вікторівна. Сумісний аналіз газодинамічного та термопружного станів торцевих ущільнень з газовим змащенням роторів відцентрових компресорів

brief description

Розова Людмила Вікторівна. Сумісний аналіз газодинамічного та термопружного станів торцевих ущільнень з газовим змащенням роторів відцентрових компресорів: дис... канд. техн. наук: 05.02.09 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін- т". - Х., 2004

Розова Л.В. Сумісний аналіз газодинамічного та термопружного станів торцевих ущільнень з газовим змащенням роторів відцентрових компресорів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 динаміка та міцність машин. - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2003.
Дисертація присвячена створенню методики, що містить у собі розробку алгоритмів і програмного комплексу уточненого розрахунку газодинамічних торцевих ущільнень (ГТУ) роторів відцентрових компресорів, у яку входить сумісне вирішення задач газодинаміки, теплопровідності, термопружності та силового деформування для ГТУ. Вперше розроблено ітераційний алгоритм сумісного вирішення задач розрахунку ГТУ. Вперше отримано рівняння газового змащення, що враховує зміну температури газового шару і залежність в'язкості газу від температури і тиску газу, для визначення двовимірного розподілу тиску газу, у робочому зазорі. Вірогідність результатів чисельних досліджень підтверджується зіставленнями з результатами, наявними в літературі, а також з результатами натурних іспитів ГТУ на заводських стендах ВАТ Сумське НВО ім.М.В.Фрунзе” (м.Суми). Результати роботи впроваджені в практику проектування ГТУ на ВАТ Сумське НВО ім.М.В.Фрунзе”.

В результаті виконання дисертаційної роботи розроблено методику комплексного уточненого розрахунку ГТУ роторів відцентрових компресорів. Практичну цінність роботи складають розроблені математичні моделі, методики розрахунків, ітераційні алгоритми розрахунку, програмне забезпечення і проведені на їхній основі дослідження.
Найбільш важливі наукові і практичні результати роботи:

Проведено огляд існуючих методик розрахунку, за яким зроблено висновок, що точність опису характерних процесів в ГТУ недостатня. Не враховується одночасно двовимірний характер розподілу тиску газу в зазорі, виділення тепла в газовому шарі, нерівномірне нагрівання робочих кілець ущільнення, зміна робочого зазору за рахунок деформування робочих кілець.
Для визначення двовимірного розподілу газодинамічного тиску в зазорі між кільцями ущільнення вперше отримано рівняння газового змащення з урахуванням зміни температури газу в припущенні лінійної залежності величини, зворотної коефіцієнту динамічної в'язкості від температури і тиску газу.
Розроблено алгоритм і створено програмний комплекс, прямого чисельного вирішення отриманого рівняння газового змащення з використанням методу Бубнова-Гальоркіна в сполученні з МСЕ, та формули Гріна для зниження порядку рівняння.
Побудовано розрахункову модель визначення розподілу температури в робочих кільцях з урахуванням виділення тепла в газовому шарі. Для вирішення задачі теплопровідності застосовується МСЕ у варіаційній постановці.
Визначено деформований стан робочих кілець ущільнення від дії газодинамічного тиску в зазорі, газостатичного тиску на неробочих поверхнях кілець, сили дії пружин, нерівномірного нагрівання кілець ущільнення та виділення тепла в газовому шарі. Для вирішення деформаційної задачі застосовується МСЕ у варіаційній постановці.
Вперше запропоновано ітераційний підхід для вирішення комплексної задачі визначення витрати газу в ущільненні з урахуванням деформування робочих кілець від впливу газодинамічного тиску, газостатичного тиску, нерівномірного нагрівання робочих кілець та виділення тепла в газовому шарі.
Проведено чисельний аналіз деформованого стану і витратних характеристик натурних конструкцій ГТУ.
Вірогідність отриманих результатів підтверджується зіставленнями з результатами, наявними в літературі, а також з результатами натурних іспитів ГТУ на заводських стендах ВАТ Сумське НВО ім.М.В.Фрунзе” (м.Суми).
Результати роботи використовувалися при виконанні держбюджетних тем НТУ ХПИ”, були впроваджені шляхом передачі теоретичних і програмних розробок, числових даних і застосовуються в практиці проектування ГТУ відцентрових машин на ВАТ Сумське НВО ім.М.В.Фрунзе”, що підтверджується актом про впровадження. Розроблену методику уточненого розрахунку можна рекомендувати при проектуванні газодинамічних ущільнень компресорів, що випускаються підприємствами України.