Инженеры Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого провели комплексные натурные испытания опытного образца свободновихревого водоотливного насоса СВН 160/20 собственной разработки. Результаты показали, что коэффициент полезного действия агрегата составляет 62% – это выше, чем у российских и иностранных аналогов. Работа ведется при поддержке федеральной программы «Приоритет-2030».

При создании линейки свободновихревых насосов (СВН 50/20, СВН 100/20, СВН 160/20) специалисты применили технологии цифрового проектирования и моделирования, а при изготовлении опытного образца сочетали традиционные и аддитивные технологии. Возможности исследовательского комплекса Лаборатории гидромашиностроения СПбПУ позволили сократить срок разработки до стадии экспериментальных исследований с 1–1,5 лет до 3–4 месяцев.

На текущем этапе инженеры провели комплексные испытания образца на стенде лаборатории. Были получены и проанализированы энергетические и кавитационные характеристики насоса, а также выполнена валидация математических моделей, использованных при проектировании. Расхождение расчетов с данными эксперимента оказалось менее 2% по всем измеряемым параметрам, что говорит о высокой адекватности модели. Подтвержденное значение КПД на номинальном режиме – 62%, тогда как у отечественных аналогов, включая советские, этот показатель составляет 54–57%, а у зарубежных – 59–60%.

«Когда мы впервые сопоставили результаты численного моделирования с данными натурных испытаний, нас впечатлило, насколько хорошо расчетные характеристики согласуются с экспериментальными. За этим стояли месяцы кропотливой работы – мы изучили огромный массив информации, провели множество предварительных расчетов, итеративно уточняя модель. Достоверность математической модели – это закономерный итог системного научного подхода», – прокомментировал руководитель проекта, научный сотрудник Лаборатории гидромашиностроения Арсентий Клюев.

По итогам испытаний инженеры решили скорректировать геометрию остальных насосов линейки. Как пояснил Клюев, конструкторы традиционно закладывают «страховой запас» по напору, однако математическая модель оказалась настолько точной, что страховка не понадобилась. Это позволяет пересмотреть сам подход к проектированию: отказ от избыточного запаса дает возможность уменьшить диаметр рабочего колеса и габариты корпуса, сделав насосы легче и компактнее без потери энергоэффективности. Кроме того, в ходе испытаний были опробованы различные конструкции уплотнительных узлов – результаты также будут использованы в следующих моделях.

В дальнейших планах политехников – испытания насоса в условиях, максимально приближенных к реальным, при перекачивании вязких сред с абразивными включениями. Корпус одного из насосов сделают прозрачным, чтобы визуально оценить течение жидкости внутри устройства. Полученные данные позволят масштабировать линейку на другие параметры с учетом взаимозаменяемых элементов проточных частей.

Ранее мы писали, что ученые из Петербурга создали систему производства чистой воды.