RU2802110C1 - Reducing piece with drop-shaped biomimetic knobs - Google Patents
Reducing piece with drop-shaped biomimetic knobs Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802110C1 RU2802110C1 RU2023104986A RU2023104986A RU2802110C1 RU 2802110 C1 RU2802110 C1 RU 2802110C1 RU 2023104986 A RU2023104986 A RU 2023104986A RU 2023104986 A RU2023104986 A RU 2023104986A RU 2802110 C1 RU2802110 C1 RU 2802110C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- confuser
- knobs
- drop
- reducing piece
- diameter
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности, гидроэнергетики, и может быть использовано в разработке конструкций гидроагрегатов.The invention relates to the field of power engineering, in particular, hydropower, and can be used in the design of hydraulic units.
Известны входные патрубки турбомашин с конфузором (Повх И.Л. Техническая гидромеханика. 2-е изд., доп. - Л., Машиностроение, 1976. - 504 с. (366-374 с.); Расчет оптимального угла конусности конфузора /И.В. Качанов [и др.] // Агропанорама. 2005 №5 С. 7-10.; Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления - М.: Недра, 1982. - 224 с. (146-150 с.)).Known inlet nozzles of turbomachines with a confuser (Povkh I.L. Technical hydromechanics. 2nd ed., add. - L., Mashinostroyeniye, 1976. - 504 p. (366-374 p.); Calculation of the optimal taper angle of the confuser / And V. Kachanov [et al.] // Agropanorama, 2005 No. 5 pp. 7-10, Altshul A.D. Hydraulic resistance - M.: Nedra, 1982. - 224 pp. (146-150 pp.)) .
Их недостатком является низкая гидродинамическая эффективность.Their disadvantage is low hydrodynamic efficiency.
Наиболее близким к заявляемому техническим решением является всасывающий патрубок скважинного насоса (пат. РФ №2220324, МПК F04B 47/00, F04B 53/16, опубл. 27.12.2003), имеющий рабочую сторону и снабженный кольцевым буртиком круглого сечения, причем внешний диаметр кольцевого буртика равен внешнему диаметру всасывающего патрубка, а внутренний диаметр кольцевого буртика меньше внутреннего диаметра патрубка на величину толщины его стенки.Closest to the claimed technical solution is the suction pipe of a borehole pump (US Pat. RF No. 2220324, IPC F04B 47/00, F04B 53/16, publ. the shoulder is equal to the outer diameter of the suction pipe, and the inner diameter of the annular shoulder is less than the inner diameter of the pipe by the thickness of its wall.
Недостатком является недостаточно эффективная с точки зрения гидродинамических потерь форма входной кромки.The disadvantage is that the shape of the leading edge is not effective enough from the point of view of hydrodynamic losses.
Техническая задача изобретения заключается в улучшении качества безотрывного обтекания и повышении эффективности управления пограничным слоем при обтекании конфузора.The technical task of the invention is to improve the quality of continuous flow around and improve the efficiency of boundary layer control when flowing around a confuser.
Техническим результатом изобретения является снижение гидравлических потерь в конфузоре.The technical result of the invention is to reduce hydraulic losses in the confuser.
Это достигается тем, что конфузор содержит каплевидные биомиметические наросты, имитирующие наросты на плавнике горбатого кита, которые расположены на входной кромке и выступают вперед на 0,25l длины тела нароста, шаг расположения наростов равен полтора диаметра m=1,5Dн самих наростов, наросты расположены равномерно вдоль входной кромки конфузора, диаметр поперечного сечения Dн тела нароста составляет 0,04Dвх от величины входного диаметра конфузора, общая длина нароста l=2Dн, сужающаяся часть наростов расположена на рабочей стороне конфузора и имеет длину 1,5Dн, при этом количество наростов по периметру входной кромки линейно зависит от входного диаметра Dвх конфузора.This is achieved by the fact that the confuser contains drop-shaped biomimetic outgrowths imitating outgrowths on the fin of a humpback whale, which are located on the leading edge and protrude forward by 0.25 l of the length of the body of the outgrowth; located evenly along the input edge of the confuser, the diameter of the cross-section D n of the build-up body is 0.04D in from the value of the input diameter of the confuser, the total length of the build-up l=2D n , the tapering part of the build-up is located on the working side of the confuser and has a length of 1.5D n , at In this case, the number of build-ups along the perimeter of the input edge depends linearly on the input diameter Din of the confuser.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид конфузора с каплевидными биомиметическими наростами; на фиг. 2 представлена фронтальная проекция входной кромки конфузора с наростами; на фиг. 3 изображена схема продольного разреза каплевидного биомиметического нароста; на фиг. 4 изображены графики зависимости перепада высот на входе и выходе конфузора от расхода жидкости при использовании конфузора с каплевидными биомиметическими наростами и с буртиком.The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a general view of a confuser with drop-shaped biomimetic growths; in fig. 2 shows a frontal projection of the leading edge of the confuser with outgrowths; in fig. 3 shows a diagram of a longitudinal section of a drop-shaped biomimetic growth; in fig. 4 shows the graphs of the dependence of the height difference at the inlet and outlet of the confuser on the flow rate of the liquid when using a confuser with drop-shaped biomimetic growths and with a collar.
Конфузор с каплевидными биомиметическими наростами 1 имеет равномерно распределенный по периметру входной кромки 2 ряд наростов 3, имеющих каплевидную форму, с шагом m=1,5Dн, где Dн - диаметр поперечного сечения тела нароста. Лобовая часть наростов 3 выступает вперед на 0,25l длины тела нароста 3. Наросты 3 своей сужающейся частью наложены на рабочую сторону 4 конфузора 1. Общая длина нароста 3 l=2Dн. Диаметр поперечного сечения Dн тела нароста составляет 0,04Dвх от величины входного диаметра конфузора. Количество наростов 3 линейно зависит от входного диаметра Dвх конфузора 1.Confuser with drop-shaped biomimetic outgrowths 1 has a row of outgrowths 3 uniformly distributed along the perimeter of the input edge 2, having a drop-shaped shape, with a step m=1.5D n , where D n is the diameter of the cross section of the body of the outgrowth. The frontal part of the outgrowths 3 protrudes forward by 0.25l of the length of the body of the outgrowth 3. The outgrowths 3 with their tapering part are superimposed on the working side 4 of the confuser 1. The total length of the outgrowth 3 l=2D n . The cross-sectional diameter D n of the built-up body is 0.04D in from the inlet diameter of the confuser. The number of growths 3 linearly depends on the inlet diameter D in confuser 1.
Конфузор с каплевидными биомиметическими наростами работает следующим образом.Confuser with drop-shaped biomimetic growths works as follows.
При обтекании рабочей поверхности 4 конфузора 1 потоком жидкости происходит изменение характера обтекания, вызванное наростами 3 на входной кромке 2, что приводит к принудительному образованию структурированной упорядоченной группы вихревых дорожек позади наростов 3, которые распространяются далее на рабочей стороне конфузора 1. Количество вихревых дорожек равно количеству наростов 3.When flowing around the working surface 4 of the confuser 1, the fluid flow changes the nature of the flow caused by build-ups 3 on the inlet edge 2, which leads to the forced formation of a structured ordered group of vortex lanes behind the build-ups 3, which propagate further on the working side of the confuser 1. The number of vortex lanes is equal to the number growths 3.
Структура потока, создаваемая расположенными, согласно изобретению, наростами 3, обеспечивает более устойчивое безотрывное обтекание потоком рабочей части конфузора 1 и образование вихрей, изменяющих структуру пограничного слоя. Это приводит к снижению гидравлических потерь при обтекании конфузора с наростами по сравнению с обычным конфузором без них.The flow structure created by the built-ups 3 located according to the invention provides a more stable continuous flow around the working part of the confuser 1 and the formation of vortices that change the structure of the boundary layer. This leads to a decrease in hydraulic losses when flowing around a confuser with build-ups compared to a conventional confuser without them.
На графической зависимости перепада высот на входе и выходе конфузора от расхода жидкости Δh=а(Q), полученной по результатам расчетно-экспериментальных исследований конфузора с каплевидными биомиметическими наростами (см. фиг. 4) показана характеристика конфузора, имеющего буртик, и характеристика конфузора с каплевидными биомиметическими наростами на входной кромке, согласно изобретению. Исходя из фиг. 4 конфузор с каплевидными биомиметическими наростами на входной кромке снижает гидравлические потери в среднем на 7% по сравнению с конфузором с буртиком.The graphic dependence of the height difference at the inlet and outlet of the confuser on the fluid flow rate Δh=a(Q), obtained from the results of computational and experimental studies of the confuser with drop-like biomimetic growths (see Fig. 4), shows the characteristic of the confuser having a shoulder, and the characteristic of the confuser with drop-shaped biomimetic growths on the leading edge, according to the invention. Based on FIG. 4 the confuser with drop-like biomimetic outgrowths on the leading edge reduces hydraulic losses by an average of 7% compared to the confuser with a collar.
Использование изобретения позволяет изменить структуру течения в турбулентном пограничном слое, что в свою очередь ведет к снижению гидравлических потерь.The use of the invention makes it possible to change the flow structure in a turbulent boundary layer, which in turn leads to a decrease in hydraulic losses.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2802110C1 true RU2802110C1 (en) | 2023-08-22 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2220324C1 (en) * | 2002-06-25 | 2003-12-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Oil well pump suction branch pipe |
| US20090074578A1 (en) * | 2004-10-18 | 2009-03-19 | Whale-Power Corporation | Turbine and compressor employing tubercle leading edge rotor design |
| GB2502061A (en) * | 2012-05-14 | 2013-11-20 | Caterpillar Inc | Turbocharger with tubercles on the nozzle ring vanes |
| US20180057141A1 (en) * | 2016-08-31 | 2018-03-01 | David E. Shormann | Biomimetic airfoil bodies and methods of designing and making same |
| KR101887851B1 (en) * | 2018-04-04 | 2018-08-10 | 서울대학교산학협력단 | Centrifugal Pump Impeller Having Humpback Whale's Tubercles Structure |
| RU2741190C1 (en) * | 2020-07-23 | 2021-01-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Impeller of a turbine pump with humpback whale hubble structure |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2220324C1 (en) * | 2002-06-25 | 2003-12-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Oil well pump suction branch pipe |
| US20090074578A1 (en) * | 2004-10-18 | 2009-03-19 | Whale-Power Corporation | Turbine and compressor employing tubercle leading edge rotor design |
| GB2502061A (en) * | 2012-05-14 | 2013-11-20 | Caterpillar Inc | Turbocharger with tubercles on the nozzle ring vanes |
| US20180057141A1 (en) * | 2016-08-31 | 2018-03-01 | David E. Shormann | Biomimetic airfoil bodies and methods of designing and making same |
| KR101887851B1 (en) * | 2018-04-04 | 2018-08-10 | 서울대학교산학협력단 | Centrifugal Pump Impeller Having Humpback Whale's Tubercles Structure |
| RU2741190C1 (en) * | 2020-07-23 | 2021-01-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Impeller of a turbine pump with humpback whale hubble structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2802110C1 (en) | Reducing piece with drop-shaped biomimetic knobs | |
| RU2567247C2 (en) | Head for forcing of consolidating liquid mixes at pressure | |
| CN110672302B (en) | Low-disturbance large-flow high-speed circulating water tunnel experiment system | |
| CN107715720B (en) | Venturi mixer | |
| EP2347055B1 (en) | Improvements in or relating to fluid jets associated with subsea excavation | |
| CN206054370U (en) | A kind of LNG low temperature immersed pump inducer | |
| CN206090699U (en) | Full -automatic gas -liquid replacement variable cross section siphon rivers generating device | |
| CN210769502U (en) | Centrifugal pump impeller capable of actively controlling pressure pulsation | |
| CN107859630A (en) | A kind of vertical pump suction chamber design method | |
| RU2422670C1 (en) | Blade system of impeller of radial axial hydraulic turbine | |
| CN208982211U (en) | A kind of low-specific-speed noise reduction cylinder blade | |
| RU2688873C1 (en) | Centrifugal pump stage | |
| CN211448585U (en) | Self-excitation type hydraulic vibration tool | |
| RU2802111C1 (en) | Turbine pump impeller with spherical biomimetic knobs | |
| CN109356888A (en) | A kind of jet pump | |
| CN108050074A (en) | A kind of import Taper Pipe that can improve axial-flow pump stability | |
| CN110513326B (en) | Centrifugal pump impeller capable of actively controlling pressure pulsation | |
| SU1262134A1 (en) | Centrifugal pump diffuser | |
| DE388409C (en) | Rapid runner water turbine with an impeller through which the water flows in an axial direction | |
| CN105275711A (en) | Hydraulic design method for bent tail water pipe of hydraulic turbine device | |
| SU857563A1 (en) | Axial-diagonal pump impeller | |
| SU80169A1 (en) | Transition pipe suction pipe water propeller turbines and Kaplan turbines | |
| CN104912853B (en) | Hydraulic design method for non-clog pump | |
| CN203051252U (en) | Injection pump | |
| Gradilenko et al. | Overview of methods for optimizing the flow of the centrifugal pump |