Влияние шероховатости поверхности трубок, получаемой методом селективного лазерного сплавления, на эффективность воздухо-воздушного теплообменника
Авторы: Агапов А.В., Ионов А.В.
Опубликовано в выпуске: #9(153)/2024
DOI: 10.18698/2308-6033-2024-9-2388
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Рассмотрены вопросы влияния шероховатости трубок воздухо-воздушного теплообменника (ВВТ), получаемой методом селективного лазерного сплавления (СЛС), на эффективность работы ВВТ. В ходе исследования спроектирован образец, в дальнейшем напечатанный на СЛС-установке, на котором измерена шероховатость на разных участках. Проведено математическое моделирование сопряженного теплообмена участка трубки. В одном случае моделировалась гладкая деталь, в другом — с учетом шероховатости, измеренной на напечатанном образце. Проведено сравнение результатов, по итогам которого выявлено значительное влияние шероховатости на гидравлическое сопротивление, что показывает необходимость ее учета при проектировании ВВТ для производства с применением СЛС и обязательности обработки после печати изделия.
EDN KAKQFM
Литература
[1] Авдуевский В.С., Галицейский Б.М., Глебов Г.А. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике. Москва, Машиностроение, 1992, 528 с.
[2] Смекалкин А.С., Иванов А.В. Влияние шероховатости поверхности на коэффициент теплоотдачи рабочих тел в выполненном по аддитивной технологии агрегате наддува. Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2022, № 2, с. 109–114. https://doi.org/10.18287/2541-7533-2022-21-2-109-114
[3] Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Москва, Атомиздат, 1979, 419 с.
[4] Herwig H., Gloss D., Wenterodt T. A new approach to understanding and modelling the influence of wall roughness on friction factors for pipe and channel flows. Journal of Fluid Mechanics, 2008, vol. 613, pp. 35–53.
[5] Gülich J.F. Centrifugal Pumps. Springer, 2010, 998 p.
[6] Flack K.A., Schultz M.P. Review of hydraulic roughness scales in the fully rough regime. Journal of Fluids Engineering, 2010, vol. 132 (4), 10 p.
[7] Limbach P., Müller T., Blume M., Skoda R. Numerical and experimental investigation of the cavitating flow in a low specific speed centrifugal pump and assessment of the influence of surface roughness on head prediction. In: 16th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery. Apr 10–15, 2016, Honolulu, United States. hal-01890073.
[8] Акимов С.В. Разработка методов математического моделирования и повышения энергоэфективности нефтяных магистральных насосов путем модернизации поверхности элементов проточной части: дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2021. 216 с.
[9] Иноземцев А.А., Плотников А.И. Исследование влияния шероховатости поверхностей проточной части сверхзвуковой высоконапорной ступени осевого компрессора на ее характеристики. Прикладная механика и техническая физика, 2015, т. 56, № 2, с. 21–31. DOI: 10.15372/PMTF20150203
[10] Акимов С.В., Борисов Д.В. Моделирование центробежных насосов с использованием программного комплекса FlowVision. Компьютерные исследования и моделирование, 2023, № 4, с. 907–919.
[11] Садовский Н.И. Повышение эффективности малорасходных ступеней центробежных компрессоров высокого и сверхвысокого давления на основе изучения влияния числа Рейнольдса и шероховатости на рабочие процессы: дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 1994, 343 с.
[12] Агапов А.В., Селиверстов С.Д. Перспективные конструкции и методики проектирования теплообменных аппаратов, изготавливаемых с применением аддитивных технологий. Сборник тезисов работ Международной молодежной научной конференции XLVII Гагаринские чтения–2021. Москва, 2021, с. 114–115.
[13] Агапов А.В., Ионов А.В. Исследование эффективности теплообменных аппаратов различных конструкций, спроектированных для производства с помощью селективного лазерного спекания. 21-я Международная конференция «Авиация и космонавтика». 21–25 ноября 2022 года. Москва. Тезисы. Москва, Изд-во «Перо», 2022, с. 85–86.
[14] Агапов А.В., Ионов А.В., Стародумов А.В. Применение селективного лазерного сплавления при модернизации и производстве трубчатого воздухо-воздушного теплообменника. Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета, 2023, т. 27, № 1 (99), с. 116–129.
[15] Классическая обработка изделий, напечатанных на SLM установке. 3DLAM. URL: https://addtechno.ru/step6-post-processing (дата обращения: 24.04.2024).
[16] Постобработка изделий после 3D-печати. Ограничения и сложности. TopStanok URL: https://topstanok.ru/articles/postobrabotka_izdelij_posle_3d_pechati_ogranichenia_i_slozhnosti (дата обращения: 25.04.2024)