Открывайте готовые расчёты в браузере за 2 с (до 300 тыс. DOF) или запускайте тяжёлые задачи до 1,5 млн+ степеней свободы офлайн на Windows и macOS.
Осевой шнекоцентробежный преднасос (индьюсер) ТНА ЖРД с лопаточным спрямляющим аппаратом (CFD)
Трёхмерная гидродинамика (RANS k-ω SST, ракетный керосин RP-1, U_in = 14,0 м/с, расход 252,4 кг/с) двухвенцовой осевой ступени бустерного турбонасосного агрегата (ТНА) ЖРД: 3-лопастной шнековый индьюсер (угол установки 34°) на конической втулке и 4-лопаточный спрямляющий аппарат статора (−18°).
В бустерных и основных турбонасосных агрегатах (ТНА) жидкостных ракетных двигателей перед центробежным колесом устанавливается осевой шнековый преднасос (индьюсер) с конической втулкой, обеспечивающий бескавитационную работу при малом входном давлении, и лопаточный спрямляющий аппарат (статор), снимающий остаточную закрутку потока. В данной 3D CFD-модели построен проточный тракт Ø170 × 420 мм, содержащий центральную обтекаемую втулку с коническим расширением меридионального профиля от R_hub1 = 30 мм под рабочим колесом из 3 наклонных гидродинамических лопастей (хорда 68 мм, угол установки +34°, радиальный зазор 9 мм) до R_hub2 = 42 мм под спрямляющим аппаратом из 4 контр-наклонных лопаток (хорда 52 мм, угол установки −18°, шаг 90° со сдвигом 15°). При подаче ракетного керосина RP-1 (ρ = 800 кг/м³, μ = 0,0016 Па·с) со скоростью U_in = 14,0 м/с (массовый расход 252,35 кг/с) расчёт в нативном решателе SU2_CFD (k-ω SST) разрешает разгон потока в межлопаточных каналах и меридиональном сужении до |U|_max = 54,21 м/с (3,87× U_in), зоны разрежения на спинках лопастей (−305,0 кПа) для анализа кавитационного запаса, осевую гидродинамическую нагрузку F_X = 11,58 кН, перепад давления Δp = 2,194 МПа и концевые вихревые жгуты в радиальном зазоре (Q_max = 4,87×10⁵ с⁻²).
1. Геометрия и конечные элементы
- •Единый связный B-Rep объём жидкости (31 топологическая грань, V = 8,55×10⁶ мм³): цилиндрический корпус X ∈ [−130, 290] мм, радиус R_casing = 85 мм (Ø170 мм).
- •Профилированная ступица переменного сечения: носовой конус (X ∈ [−75, −35] мм), втулка индьюсера R = 30 мм (X ∈ [−35, 45] мм), конический переход R = 30 → 42 мм (X ∈ [45, 95] мм), втулка статора R = 42 мм (X ∈ [95, 165] мм) и кормовой обтекатель (X ∈ [165, 210] мм).
- •Венец 1 (индьюсер): 3 лопасти (хорда 68 мм, толщина 15 мм, угол +34°, R = 22..76 мм); Венец 2 (спрямляющий аппарат): 4 лопатки (хорда 52 мм, толщина 13 мм, угол −18°, R = 34..78 мм).
- •Неструктурированная 3D тетраэдральная сетка Netgen: 12 807 тетраэдров и 3 101 узел (погрешность объёма 0,27%); среда: керосин RP-1 (ρ = 800 кг/м³).
2. Граничные условия и нагрузки
- •Входное сечение тракта при X = −130 мм (surface number 3): равномерная скорость керосина U_in = 14,0 м/с (массовый расход 252,35 кг/с).
- •Выходное сечение тракта при X = +290 мм (surface number 2): статическое давление p_out = 0 Па.
- •Внешняя цилиндрическая обечайка R = 85 мм (surface number 1): условие скольжения / симметрии (symmetry).
- •Все 28 внутренних омываемых граней ступицы, 3 лопастей индьюсера и 4 лопаток статора (грани 4–31): вязкая стенка с прилипанием и мониторингом сил (monitor=on).
3. Результаты расчёта и верификация
- ✓Меридиональное поджатие втулки и поворот потока в решётках профилей разгоняют керосин с 14,0 м/с до |U|_max = 54,21 м/с (в 3,87 раза выше входной скорости).
- ✓Суммарная осевая гидродинамическая нагрузка на роторно-статорный узел составляет F_X = 11 579,2 Н (11,58 кН, C_D = 22,25) при боковой составляющей F_L = 643,1 Н после раскрутки потока в 4-лопаточном статоре.
- ✓Перепад статического давления на ступени составляет Δp = 2,194 МПа (максимум торможения +2,327 МПа, минимум разрежения на лопатках −305,0 кПа), а концевые вихри в радиальном зазоре достигают |ω|_max = 1 698,1 с⁻¹ и Q_max = 4,87×10⁵ с⁻² (дисбаланс расхода 0,36%).
Инженеры по турбомашинам и ТНА используют CFD в WebCAE для профилирования шнековых преднасосов и спрямляющих аппаратов, оценки кавитационных запасов по минимальному давлению на лопатках и расчёта осевых сил на опоры ротора.
14 дней полного доступа ко всем функциям Pro. Платёж спишется только через 2 недели, если не отменить подписку.
- ✓14 дней триала (0 $ сегодня) (отмена в 1 клик)
- ✓До 1,5 млн+ степеней свободы (прямой sparse-решатель)
- ✓Нативные приложения Windows и macOS (100% offline)
- ✓Нелинейный контакт и устойчивость (Kσ, MITC4, RBE2/RBE3)
Задать вопрос расчётчикам по вашей задаче
Опишите вашу деталь или конструкцию — ответим в течение 2 часов.
Нужна мгновенная консультация по МКЭ или этому кейсу?
Нажмите на кнопку ИИ-чата в правом нижнем углу экрана — ассистент разберёт постановку задачи, формулы сопротивления материалов и команды DSL за 3 секунды.
Другие расчётные кейсы и модели
Проушинное соединение «вилка — тяга — палец» (3 тела)
Большие прогибы гибкого крыла БПЛА под следящим давлением
Кессонная панель крыла с RBE2-кронштейном, следящим давлением и упором
