ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 532.528:621

Технічна механіка, 2021, 1, 29- 36

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЖОРСТКИХ РЕЖИМІВ ЗБУДЖЕННЯ КАВІТАЦІЙНИХ АВТОКОЛИВАНЬ У СИСТЕМІ ЖИВЛЕННЯ РІДИННИХ РАКЕТНИХ ДВИГУНІВ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2021.01.029

Долгополов C. І.

Долгополов C. І.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Жорсткі режими збудження автоколивань відрізняються від м’яких тим, що автоколивання збуджуються тільки при досить сильному початковому відхиленні коливальної системи від стану рівноваги. Серед експериментальних досліджень кавітаційних коливань в гідравлічних системах з кавітуючими насосами рідинних ракетних двигунів (РРД) є роботи, де описані жорсткі режими збудження кавітаційних автоколивань. В даний час ці режими не отримали теоретичного пояснення і тим більше не було проведено їх математичне моделювання.
      Розроблено математичну модель жорстких режимів збудження кавітаційних автоколивань в системі живлення РРД, яка складається з математичної моделі кавітаційних коливань в системі живлення РРД, доповненої урахуванням режимів запирання в насосах, і з моделі зовнішнього збурення. Запропоновано механізм реалізації жорстких режимів збудження кавітаційних автоколивань в системі живлення РРД. Відомо, що режими жорстких збуджень кавітаційних автоколивань можуть реалізовуватися в тих випадках, коли насосна система живлення розташовується поблизу границі області існування кавітаційних автоколивань. В цьому випадку амплітуди автоколивань невеликі і в їх обмеженні бере участь тільки одна нелінійність (залежність об'єму кавітаційних каверн від тиску і витрати на вході в насос). При збудженні достатньої інтенсивності в насосній системі вхідні значення тиску і витрати потрапляють на характеристику режимів запирання, може реалізуватися режим запирання і встановитися розвинені кавітаційні автоколивання, які з перебігом часу (після зняття збурення) зберігають розривний вигляд коливань і не переходять в початкові коливання малої амплітуди. Проведено математичне моделювання жорстких режимів збудження кавітаційних автоколивань і визначені параметри кавітаційних автоколивань в стендовій системі живлення тестового насоса. Результати розрахунків показали, що в насосній системі без зовнішнього збурення спостерігаються автоколивання невеликої амплітуди. Після зовнішнього збурення в системі встановлюються розвинені (розривні) кавітаційні автоколивання, як і в експерименті. За допомогою розробленої математичної моделі жорстких режимів збудження кавітаційних автоколивань в системі живлення РРД проведено моделювання випадку, зареєстрованого в ході проведення експерименту, коли за рахунок зовнішнього збурення вдалося усунути розвинені (розривні) кавітаційні автоколивання.
     

рідинний ракетний двигун, шнековідцентровий насос, кавітація, кавітаційні автоколивання, гідродинамічна модель, запирання, жорсткі режими збудження

1. Стрелков С. П. Введение в теорию колебаний. М.: Наука. 1964. 440 с.

2. Мигулин В. В., Медведев В. И., Мустель Е. Р., Парыгин В. Н. Основы теории колебаний. М.: Наука. 1964. 392 с.

3. Теодорчик К. Ф. Автоколебательные системы. М.: Наука. 1952. 271 с.

4. Натанзон М. С., Бальцев И. И., Бажанов В. В., Лейдерваргер М. Р. Экспериментальные исследования кавитационных колебаний шнекоцентробежного насоса. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1973. № 2. С. 151–157.

5. Гликман Б. Ф. Автоматическое регулирование жидкостных ракетных двигателей. М.: Машиностроение. 1974. 396 с.

6. Пилипенко В. В., Задонцев В. А., Натанзон М. С. Кавитационные колебания и динамика гидросистем. М.: Машиностроение. 1977. 352 с.

7. Пилипенко В. В., Долгополов С. И. Экспериментально-расчетное определение коэффициентов уравнения динамики кавитационных каверн в шнекоцентробежных насосах различных типоразмеров. Техническая. механика. 1998. Вып. 8. С.50–56. https://doi.org/10.1016/S0262-1762(99)80457-X

8. Ершов Н. С. Экспериментальное исследование кавитационных автоколебаний насосной системы. Динамика насосных систем. 1980. С. 3–9.

9. Пилипенко О. В., Долгополов С. И., Николаев А. Д., Хоряк Н. В. Математическое моделирование запуска многодвигательной жидкостной ракетной двигательной установки. Технічна механіка. 2020. № 1. С. 5–18. https:// doi.org/10.15407/itm2020.01.005

10. Долгополов С. І. Математичне моделювання режимів запирання при кавітаційних автоколиваннях у гідравлічних системах з кавітучими насосами РРД. Технічна механіка. 2020. № 4. С. 35–42. https://doi.org/10.15407/ itm2020.04.035

11. Боровский Б. И., Ершов Н. С., Овсянников Б. В., Петров В. И, Чебаевский В. Ф., Шапиро А. С. Высокооборотные лопаточные насосы. М.: Машиностроение, 1975. 336 с.

12. Довготько Н. И. Об одном случае исследования устойчивости системы шнекоцентробежный насос – трубопроводы по отношению к кавитационным автоколебаниям. Динамика насосных систем. 1980. С. 9–14.

Copyright (©) 2021 Долгополов C. І.

Copyright © 2014-2021 Технічна механіка