ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
16
личении скорости вращения ротора возрастает влияние зазора и тем-
пературы газа.
Проведены исследования по созданию математических моделей
процессов в каналах МВН для определенных режимов течения, в ко-
торых не ставится задача объединения этих моделей в единый метод,
что невозможно из-за нестыкуемости результатов расчетов [29].
В работе [26] анализируется механизм сжатия с помощью уравне-
ния Навье – Стокса с учетом граничных условий скольжения. Однако
предыдущие исследования автора были ограничены до квазитрехмер-
ной модели течения Куэтта, т. е. модели трехмерного вращающегося
спирального канала, который рассматривался как прямоугольная щель,
ограниченная плоскостью, прямолинейно движущейся вдоль щели.
Из анализа результатов исследований зарубежных ученых следу-
ет вывод, что аналогичная картина с созданием расчетной модели ка-
нала характерна и для МВН: простые, удобные для расчетов методы
не отвечают современным требованиям по точности и универсально-
сти их применения, в то время как модели, в достаточно полной сте-
пени описывающие процессы в каналах насоса, не являются эконо-
мичными и требуют значительных затрат машинного времени ЭВМ,
а часто и наличия натурного образца МВН или проведения предвари-
тельных экспериментальных исследований.
Обобщая результаты исследований процессов в рабочих каналах
МВН, выполненных за рубежом, можно отметить, что в абсолютном
большинстве они основаны на достаточно точных математических мо-
делях, требующих существенных затрат машинного времени и непри-
емлемых из-за этого для решения практических задач проектирования.
Канал МВН в вязкостном режиме течения газа может быть рассчи-
тан с использованием программного комплекса STAR–CCM+, предна-
значенного для решения задач механики сплошных сред. При построе-
нии сеточной модели необходимо значительно измельчать сетку на
входе и выходе из проточной части и в области зазора, так как грубая
сетка в этой зоне не позволяет получать достоверные данные. Напри-
мер, для проточной части с параметрами: семь каналов высотой 1 мм
и шириной 7 мм, кромка 6 мм, зазор 0,05 мм, длина проточной части
20
мм, сетка должна содержать не менее 2·10
6
ячеек.
При построении физической модели используются следующие
допущения:
течение газа ламинарное;
температура газа считается постоянной, хотя она возрастает в про-
цессе перехода молекул газа со стороны всасывания на сторону
нагнетания из-за наличия трения газа о поверхность канала, а также
за счет перехода части кинетической энергии газа в теплоту в стато-
ре. В дальнейшем возможно выявить влияние температуры газа на
откачную характеристику насоса по экспериментальным данным;