7
Пути повышения энергоэффективности динамических насосов ...
Рассмотрим примеры построения моделей рабочего колеса грунто-
вого насоса и результаты оптимизации геометрии колеса по углу охва-
та лопасти и углам установки лопастей в условиях жестких ограниче-
ний на габаритные размеры рабочего колеса (рис. 5).
В результате изменения угла охвата лопасти и углов установки ло-
пасти гидравлический КПД грунтового насоса мощностью 1 250 кВт
удалось увеличить с 74 до 79 %.
Оптимизация элементов проточных частей насосов происходит с
использованием гидродинамического моделирования в программном
пакете STAR-CCM+ с последующей верификацией результатов расчета
на натурных или модельных испытаниях.
При численном моделировании используется метод контрольного
объема, суть которого заключается в следующем [5]. Расчетная область
разбивается на множество мелких ячеек, размеры которых колеблются
в диапазоне значений 0,5…10 мм в зависимости от решаемой задачи и
геометрического расположения в проточной части (например, внутри
рабочего колеса расчетные ячейки измельчаются). Каждая ячейка пред-
ставляет собой замкнутую область течения жидкости или газа (рис. 6),
для которой осуществляется поиск полей макроскопических величин
(например, скорости, давления), описывающих состояние среды во вре-
мени и удовлетворяющих определенным, сформулированным матема-
тически законам. Наиболее используемыми являются законы сохране-
ния, записанные в эйлеровых переменных.
Для любой величины φ в каждой точке
O
(
x
,
y
,
z
,
t
) пространства,
окруженной некоторым замкнутым конечным объемом, в момент вре-
Рис. 4.
Параметризация геометрии рабочего колеса в программном пакете
CFturbo
