ОПТИМИЗАЦИЯ ФОРМ КОНФУЗОРОВ И ДИФФУЗОРОВ КАВИТАЦИОННЫХ ТРУБ НЕКРУГОВОГО СЕЧЕНИЯ

摘要

Объект и цель научной работы. Объектом научной работы являются формы конфузоров и диффузоров кавитационных труб, имеющих близкое к прямоугольному (некруговое) поперечное сечение. Цель работы состоит в разработке метода оптимизации форм конфузора и диффузора, обеспечивающего наилучшие характеристики ка-витационной трубы при заданных ограничениях по габаритам.Материалы И методы. Выбор форм конфузора и диффузора осуществляется путем решения ряда плоских задач оптимизации для нескольких продольных сечений. С этой целью используется разработанный ранее метод решения обратных задач в невязкой жидкости. Для контроля качества полученных в результате оптимизации форм конфузора и диффузора проводится расчет трехмерного течения с помощью коммерческого CFD-пакета. с использованием к-to SST-модели турбулентности.Основные результаты. Разработан метод оптимизации конфузоров и диффузоров кавитационных труб. Выполнена верификация и валидация метода. Показано, что применение данного метода позволяет улучшить формы конфузоров и диффузоров по сравнению с известными решениями, используемыми на практике. С помощью разработанного метода выполнено проектирование конфузора и диффузора кавитационной трубы и показано, что ее характеристики будут соответствовать лучшим зарубежным аналогам. Проведен CFD-расчет течения в канале кавитационной трубы, включающем конфузор, диффузор и рабочий участок. Продемонстрировано хорошее согласование результатов этого расчета с результатами, полученными по представленному методу, подтверждено отсутствие отрыва потока на стенках трубы.Заключение. Установлено, что используемые на практике формы конфузоров и диффузоров кавитационных труб не являются оптимальными. Разработанный в Крыловском центре расчетный метод позволяет получить их оптимальную форму и в конечном итоге обеспечить проектирование кавитационных труб, соответствующих лучшим зарубежным аналогам.