Анотація до роботи:

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:

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. Проведено чисельний аналіз деформованого стану і витратних характеристик натурних конструкцій ГТУ.

8. 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).

9. 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.

Публікації автора:

1. Ломакин А.Н., Роговой Е.Д., Розова Л.В. Уточненный алгоритм газодинамического расчета “сухих” торцевых уплотнений роторов турбокомпрессоров //Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ, 2000. – №100.- С.134-137.

Особистий внесок здобувача полягає в розробці алгоритму вирішення газодинамічної задачі, створенні програм розрахунку і проведенні чисельних досліджень для газодинамічних ущільнень.

2. Роговой Е.Д., Левашов В.А., Киселев А.М., Розова Л.В. Создание специализированного программного комплекса для расчета газодинамических торцовых уплотнений в среде Visual C++ //Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. - Харків: НТУ “ХПІ”, 2002.-Т.9,№9.-С.23-26.

Особистий внесок здобувача полягає в розробці алгоритму розрахунку при створенні програмного комплексу, проведенні чисельних газодинамічних розрахунків для натурних конструкцій ущільнень.

3. Роговой Е.Д., Розова Л.В., Киселев А.М. Комплексное решение задачи проектирования газодинамических торцовых уплотнений //Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. - Харків: НТУ “ХПІ”, 2003. -Т.3, №8.-С.61-66.

Здобувачем розроблено ітераційний алгоритм сумісного вирішення задач газодинаміки, теплопровідності, термопружності та силового деформування для газодинамічного торцевого ущільнення. Проведено чисельні дослідження для обертового кільця ущільнення.

4. Роговой Е.Д., Левашов В.А., Розова Л.В. К вопросу о полном расчете газодинамического торцевого уплотнения //Удосконалювання турбоустановок методами математичного і фізичного моделювання. – Харків: Ін-т проблем машинобудування ім. А.М.Підгорного НАН України, 2000. -С.242-249.

Здобувачем особисто отримані вираження для швидкостей газу в зазорі між кільцями торцевих ущільнень при постійній температурі, витратних характеристик ущільнень, проведені чисельні дослідження для натурних конструкцій ущільнень роторів відцентрових компресорів.

5. Роговой Є.Д., Смірнов М.М., Розова Л.В. Методичні основи системного проектування газодинамічних торцевих ущільнень для роторних машин// Збірник наукових праць Харківської державної академії залізничного транспорту. – Харків: УкрДАЗТ, 2003. - №55. – 53-56.

Особистий внесок здобувача полягає в огляді існуючих методик проектування і розробці уточненої методики розрахунку газодинамічних торцевих ущільнень.

6. Роговой Е.Д., Розова Л.В., Кедровская О.В. Оптимальный выбор основных геометрических параметров торцовых уплотнений с постоянными магнитами по динамическим критериям //Проблемы машиностроения. – Харьков: Ин-т проблем машиностроения им.А.Н.Подгорного НАН Украины, 1999. - Т.2, №.3-4. - С.37-44.

Особистий внесок здобувача полягає у розробці методиці вибору оптимальних параметрів дослідних конструкцій торцевих ущільнень на постійних магнітах з умов задоволення заданим динамічним характеристикам у вигляді першого та другого параметричних резонансів.

7. Розова Л.В. Некоторые особенности уравнений газовой смазки с учетом неравномерности нагрева //Вісник інженерної академії. Спеціальний випуск.- Київ: Інженерна академія України, 2000. - С.435-438.

8. Роговой Е.Д., Левашов В.А., Розова Л.В. Особенности создания “сухих” газодинамических уплотнений с парой трения на основе “AL₂O₃-AL₂O₃”// Труды Симпозиума “Потребители производители компрессоров и компрессорного оборудования - 2002”. - СПб: СПбГТУ, 2002. -С.162-166.

Особистий внесок здобувача полягає в розробці алгоритму вирішення газодинамічної задачі, проведенні газодинамічних і деформаційних розрахунків для дослідних конструкцій торцевих ущільнень з газовим змащенням.

9. Роговой Е.Д., Левашов В.А., Розова Л.В. Двумерное распределение давления газа в “сухих” торцовых уплотнениях с учетом неравномерности нагрева //Труды 10-й международной научно-технической конференции “Герметичность, вибронадежность и экологическая безопасность насосного и компрессорного оборудования”. - Суми: СумГУ, 2002.- Т.1. - С.65-69.

Здобувачем отримано рівняння газового змащення з урахуванням нерівномірності нагрівання і рівняння теплопровідності газового шару з внутрішніми тепловими джерелами. Побудовано ітераційний алгоритм вирішення задач газодинаміки і теплопровідності для газодинамічного торцевого ущільнення.