Методы вычислительной гидро- и газодинамики широко известны как инструмент для оценки и анализа производительности в ряде инженерных областей, включая турбомашиностроение, позволяющие заменить часть физических экспериментов их виртуальным аналогом. Тем не менее, следует осторожно оценивать результаты численного анализа, учитывая возможное расхождение полученных численных и экспериментальных данных вследствие ряда причин (включая, но не ограничиваясь допущениями, принятыми для численной модели). Эти расхождения, как правило, минимальны на режимах, близких к оптимальному. В определенных областях не менее важным является анализ нерасчетных режимов работы оборудования, к примеру, при предсказании напорной характеристики динамического насоса. Общие рекомендации в этих случаях указывают на использование мелких расчетных сеток и нестационарных симуляций с моделями скользящих сеток, тем самым хорошо подходят для получения относительно достоверных данных. Однако такой подход не всегда является приемлемым для определенных операций, где время вычисления может играть решающую роль в применимости метода (как, например, мультипараметрическая оптимизация геометрии проточной части). В этой публикации проводится сравнительный анализ результатов симуляций для радиального насоса между тремя моделями расчетов – двумя стационарными (с поверхностью смешения и без) и нестационарными (скользящая сеть) для режимов малой подачи и закрытой задвижки. Проведено сравнение профилей скоростей на поверхностях интерфейса, указывая на влияние выбранной модели интерфейса на структуры потока, формируемые на режимах недогрузки. Эти эффекты оказывают определенное влияние на параметры производительности (прежде всего, на развиваемый напор), которое объясняется в публикации. Указанные данные могут быть использованы для подбора параметров, соответствующих лучшему соотношению между достоверностью численной модели и затратами на вычисление.

Computational Fluid Dynamics (CFD) is a well-known tool for predicting and analyzing performance in a variety of engineering branches, including turbomachinery, allowing engineers to partially replace physical experiments with their virtual analog. Nevertheless, numerical analysis should be used carefully regarding possible deviation between simulated and exper-imental results due to multiple reasons (including but not limited to applied simplifications in the numerical model). These deviations usually have their minima close to the Best Efficiency Point (BEP). It is still of high importance for some applications to predict off-design performance of the unit (e.g. form of the head curve for a rotordynamic pump). General recommendations of using fine high-quality meshes and transient simulations with sliding mesh interface are well applicable for delivering relatively reliable results, but their usage is still challenging for applications like multi-parametric optimization of hydraulic geometry, where computational time plays a significant role. The paper deals with analyzing the outcome of steady-state simulations for a radial pump at strong part load and shut-off conditions by switching between three simulation types (steady-state with mixing plane, steady-state with frozen rotor, transient with sliding mesh). A comparison of velocity profiles on the interface surfaces is made, showing how the chosen interface model affects the structures being formed at part load conditions. These effects show particular impact on performance parameters (first of all, head production), which is discussed in the paper. The information provided could be helpful for adjusting the simulation parameters and finding an appropriate compromise between simulation reliability and demand for computational time thereby.

"Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития", международная научно-техническая конференция (2020; Санкт-Петербург). Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития: сборник научных трудов международной научно-технической конференции, 2–3 июля 2020 года / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, [Институт передовых производственных технологий]; [оргкомитет конференции: А. А. Жарковский (председатель) [и др.]. — Санкт-Петербург: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2020 (Санкт-Петербург, 2021). — 1 файл (178 Мб). — Загл. с титул. экрана. — Ч. текста парал. на рус. и англ. яз. — Электронная копия печатной публикации 2020 г. — Доступ по паролю из сети Интернет (чтение, печать). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/i21-55.pdf>. — DOI 10.18720/SPBPU/2/i21-55. — Текст: электронный