<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">omna</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Омский научный вестник</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Omsk Scientific Bulletin</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1813-8225</issn><issn pub-type="epub">2541-7541</issn><publisher><publisher-name>Омский государственный технический университет</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.25206/1813-8225-2026-199-39-45</article-id><article-id custom-type="edn" pub-id-type="custom">CQNOIP</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">omna-449</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МАШИНОСТРОЕНИЕ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>MECHANICAL ENGINEERING</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Математическое моделирование течения жидкости при перекрытии распределительных окон прямозубого роторного насоса</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mathematical modeling of fluid flow during the closure of distribution ports in a straight-tooth rotary pump</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-6109-7449</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Павлюченко</surname><given-names>Е. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Pavlyuchenko</surname><given-names>E. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Евгений Александрович Павлюченко, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры</p><p>кафедра «Гидромеханика и транспортные машины»</p><p>644050; пр. Мира, 11; Омск</p><p>AuthorID (РИНЦ): 644122, AuthorID (SCOPUS): 55956907000, ResearcherID: N-4395-2013</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Evgeny Aleksandrovich Pavlyuchenko, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department</p><p>Hydromechanics and Transport Machines Department</p><p>644050; Mira Ave., 11; Omsk</p><p>AuthorID (RSCI): 644122, AuthorID (SCOPUS): 55956907000, ResearcherID: N-4395-2013</p></bio><email xlink:type="simple">hystonru@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Павлюченко</surname><given-names>А. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Pavlyuchenko</surname><given-names>A. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Александра Сергеевна Павлюченко, ассистент</p><p>кафедра «Гидромеханика и транспортные машины»</p><p>644050; пр. Мира, 11; Омск</p><p>AuthorID (РИНЦ): 1325466</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Aleksandra Sergeevna Pavlyuchenko, Assistant</p><p>Hydromechanics and Transport Machines Department</p><p>644050; Mira Ave., 11; Omsk</p><p>AuthorID (RSCI: 1325466</p></bio><email xlink:type="simple">sanjaomsk@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Прусов</surname><given-names>А. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Prusov</surname><given-names>A. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Александр Александрович Прусов, аспирант</p><p>кафедра «Гидромеханика и транспортные машины»</p><p>644050; пр. Мира, 11; Омск</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Aleksander Aleksandrovich Prusov, Graduate Student</p><p> Hydromechanics and Transport Machines Department</p><p>644050; Mira Ave., 11; Omsk</p></bio><email xlink:type="simple">rudel.alexander@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Омский государственный технический университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Omsk State Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2026</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>11</day><month>10</month><year>2026</year></pub-date><volume>0</volume><issue>3</issue><fpage>39</fpage><lpage>45</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Павлюченко Е.А., Павлюченко А.С., Прусов А.А., 2026</copyright-statement><copyright-year>2026</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Павлюченко Е.А., Павлюченко А.С., Прусов А.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Pavlyuchenko E.A., Pavlyuchenko A.S., Prusov A.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/449">https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/449</self-uri><abstract><p>   Объектом исследования является рабочий процесс прямозубого роторного насоса в период частичного перекрытия всасывающего и нагнетательного окон зубом ротора.</p><p>   Цель работы состоит в уточнении математического описания изменения мгновенного давления жидкости в рабочей камере с учетом переменной площади проходного сечения распределительных окон.</p><p>   Модель основана на совместном использовании уравнений Бернулли и неразрывности зависимостей для определения потерь напора по длине и местных гидравлических сопротивлений, а также геометрических соотношений для площади кругового сегмента, формирующегося при частичном перекрытии окна. Получены зависимости, связывающие угол поворота ротора, положение зуба относительно окна, величину открытого проходного сечения и коэффициент местного сопротивления. Разработан расчетный подход, позволяющий учитывать непрерывное изменение площади всасывающего и нагнетательного окон в процессе движения зуба. Полученные аналитические зависимости обеспечивают возможность определения изменения гидравлического сопротивления и потерь напора в зависимости от углового положения ротора и геометрических параметров насоса. Это позволяет выявлять положения рабочего органа, при которых гидравлические потери возрастают наиболее существенно, и более точно рассчитывать изменение давления в рабочей полости. Учет реального процесса перекрытия распределительных окон устраняет допущение об их мгновенном открытии и закрытии и повышает точность математической модели. Предложенный метод может применяться при выборе формы зуба, размеров и конфигурации окон, а также при проектировании других объемных гидромашин с аналогичным принципом управления потоком. Дальнейшее развитие модели связано с экспериментальной проверкой, учетом сжимаемости жидкости и кавитационных явлений.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>   The study examines transient flow in a straight-tooth rotary pump when a rotor tooth progressively covers the suction and discharge ports.</p><p>   The aim is to improve prediction of instantaneous pressure in the working chamber by representing the actual variation in the open flow area instead of assuming instantaneous port closure.</p><p>   The formulation combines the Bernoulli and continuity equations with relations for frictional and local hydraulic losses. The changing port area is described as a circular segment whose dimensions depend on rotor position. The authors establish analytical relations between rotor angle, tooth position, effective flow area and the corresponding local resistance coefficient. Moreover, the research presents a calculation procedure that continuously accounts for changes in the suction and discharge flow areas during tooth passage. The derived expressions allow determining how hydraulic resistance and head losses vary with rotor position and pump geometry. Therefore, the model identifies angular regions associated with the greatest additional losses and provides a more detailed estimate of pressure variation within the working chamber. Explicit representation of partial port closure removes a simplifying assumption used in earlier models and improves the physical description of the transient process. The method can support optimization of tooth geometry and port dimensions and can be adapted to other positive-displacement hydraulic machines in which flow is controlled by moving elements. Further development should include experimental validation over a wider operating range and extensions accounting for liquid compressibility and cavitation.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>прямозубый роторный насос</kwd><kwd>математическая модель</kwd><kwd>рабочие процессы</kwd><kwd>окна нагнетания и всасывания</kwd><kwd>распределительные окна</kwd><kwd>гидравлические потери</kwd><kwd>давление в рабочей камере</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>straight-tooth rotary pump</kwd><kwd>mathematical model</kwd><kwd>operating processes</kwd><kwd>discharge and suction windows</kwd><kwd>distribution windows</kwd><kwd>hydraulic losses</kwd><kwd>pressure in the working chamber</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда № 25–29–20146 (https://rscf. ru/project/25-29-20146/) и гранта Омской области. Авторы не имеют финансовой заинтересованности в представленных материалах и методах</funding-statement><funding-statement xml:lang="en">The study was funded by the Russian Science Foundation grant No. 25–29–20146 (https://rscf.ru/ project/25-29-20146/) and the Omsk Region grant.  The authors have no financial interest in the presented materials or methods</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шейпак А. А. История создания насосов и механика жидкости (посвящается столетию кафедры Э10 МГТУ им. Н. Э. Баумана) // Наука и образование : научное издание МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2015. № 5. С. 1–18. EDN: UBXQYZ.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sheypak A. A. Istoriya sozdaniya nasosov i mekhanika zhidkosti (posvyashchayetsya stoletiyu kafedry E10 MGTU im. N. E. Baumana). Nauka i Obrazovaniye : Nauchnoye Izdaniye MGTU im. N. E. Baumana. 2015;5:1–18. EDN: UBXQYZ. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Григорьев А. В., Щерба В. Е., Болштянский А. П. Проектирование прямозубого роторного насоса // Омский научный вестник. 2010. № 3 (93). С. 81–84. EDN: OFSNLD.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Grigoriev A. V., Scherba V. E., Bolshtyanskiy A. P. Design of straight tooth rotary pump. Omsk Scientific Bulletin. 2010;3(93):81–84. EDN: OFSNLD. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Григорьев А. В., Щерба В. Е., Болштянский А. П. Математическое моделирование рабочих процессов прямозубого бицилиндрического насоса // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2015. № 2. С. 26–30. EDN: RXANMX.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Grigor’yev A. V., Shcherba V. E., Bolshtyanskiy A. P. Matematicheskoye modelirovaniye rabochikh protsessov pryamozubogo bitsilindricheskogo nasosa. Khimicheskoye i Neftegazovoye Mashinostroyeniye. 2015;2:26–30. EDN: RXANMX. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кайгородов С. Ю., Кузнецов Н. Е., Забровский В. Л. Разработка методики расчёта силы инерции жидкости в математической модели прямозубого роторного насоса // Омский научный вестник. Серия «Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение». 2025. Т. 9, № 3. С. 14–21. doi: 10.25206/2588-0373-2025-9-3-14-21. EDN: BDLWZI.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kaigorodov S. Yu., Kuznetsov N. E., Zabrovskiy V. L. Development of a method for calculating the fluid inertia force in the mathematical model of a straight-line rotary pump. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2025;3(9):14–21. doi: 10.25206/2588-0373-2025-9-3-14-21. EDN: BDLWZI. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кайгородов С. Ю. Экспериментальное подтверждение возможности применения гидравлического диода в линии нагнетания прямозубого роторного насоса // Вестник машиностроения. 2020. № 4. С. 56–58. doi: 10.36652/0042-4633-2020-4-56-58. EDN: JHBOQF.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kaygorodov S. Yu. Experimental confirmation of the possibility of using a hydraulic diode in the discharge line of a spur rotary pump. Vestnik Mashinostroeniya. 2020;4:56–58. doi: 10.36652/0042-4633-2020-4-56-58. EDN: JHBOQF. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Григорьев А. В., Нестеренко Г. А. Особенности проектирования прямозубого бесклапанного насоса // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2019. № 12. С. 30–33. EDN: CKEOWT.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Grigor’yev A. V., Nesterenko G. A. Osobennosti proyektirovaniya pryamozubogo besklapannogo nasosa. Khimicheskoye i Neftegazovoye Mashinostroyeniye. 2019;12:30–33. EDN: CKEOWT. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Wang D., Chen C., Dong H. Investigation of the Pressure Fluctuation of Piston Chambers with Variable Slot Geometry. Machines. 2023;11(2):225. doi: 10.3390/machines11020225. EDN: RUYBML.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Wang D., Chen C., Dong H. Investigation of the Pressure Fluctuation of Piston Chambers with Variable Slot Geometry. Machines. 2023;11(2):225. doi: 10.3390/machines11020225. EDN: RUYBML.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Panchenko A., Voloshina A., Boltyansky O. [et al.]. Designing the flow-through parts of distribution systems for the PRG series planetary hydraulic motors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018;3(1):67–77. doi: 10.15587/1729-4061.2018.132504. EDN: YASIPB.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Panchenko A., Voloshina A., Boltyansky O. [et al.]. Designing the flow-through parts of distribution systems for the PRG series planetary hydraulic motors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018;3(1):67–77. doi: 10.15587/1729-4061.2018.132504. EDN: YASIPB.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Rodionov Yu. V., Selivanov Yu. T., Nikitin D. V. [et al.]. Design of Liquid-Ring Vacuum Pump with Adjustable Degree of Internal Compression. Chemical and Petroleum Engineering. 2021;57:477–483. doi: 10.1007/s10556-021-00962-5. EDN: IEAPJM.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rodionov Yu. V., Selivanov Yu. T., Nikitin D. V. [et al.]. Design of Liquid-Ring Vacuum Pump with Adjustable Degree of Internal Compression. Chemical and Petroleum Engineering. 2021;57:477–483. doi: 10.1007/s10556-021-00962-5. EDN: IEAPJM.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kovačević A., Rane S. Challenges in 3D CFD Modelling of Rotary Positive Displacement Machines. Journal of Physics: Conference Series. 2021;1909:012063. doi: 10.1088/1742-6596/1909/1/012063.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kovačević A., Rane S. Challenges in 3D CFD Modelling of Rotary Positive Displacement Machines. Journal of Physics: Conference Series. 2021;1909:012063. doi: 10.1088/1742-6596/1909/1/012063.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Щерба В. Е., Шалай В. В., Григорьев А. В. [и др.]. Анализ влияния длин щелевого уплотнения ступенчатого вида на рабочие процессы и энергетические характеристики поршневой гибридной энергетической машины // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2018. № 5. С. 44–51. doi: 10.18698/0536-1044-2018-5-44-51. EDN: URISPL.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shcherba V. E., Shalai V. V., Grigoriev A. V. [et al.]. An analysis of influence of the lengths of stepped slot seals on working processes and power characteristics of piston hybrid power machines. Proceedings of Higher Educational Institutions. Маchine Building. 2018;5:44–51. doi: 10.18698/0536-1044-2018-5-44-51. EDN: URISPL.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Григорьев А. В. Конструкция и основы расчёта прямозубого роторного насоса : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Омск, 2011. 21 с. EDN: QHOOIP.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Grigor’yev A. V. Konstruktsiya i osnovy raschеta pryamozubogo rotornogo nasosa. Omsk, 2011. 21 p. EDN: QHOOIP. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Crane Co. Flow of Fluids Through Valves, Pipes, Pumps and Fittings: Technical Paper No. 410. Crane Process Flow Technologies, 2022. 288 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Crane Co. Flow of Fluids Through Valves, Pipes, Pumps and Fittings: Technical Paper No. 410. Crane Process Flow Technologies, 2022. 288 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Черкасских С. Н., Феденков В. В. Расчёт утечек жидкости в гидромашине перистальтического действия // Известия МГТУ «МАМИ». 2024. Т. 18, № 4. С. 289–298. doi: 10.17816/2074-0530-643454. EDN: SLZQDB.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Cherkasskikh S. N., Fedenkov V. V. The calculation of fluid leaks in the peristaltic hydraulic machine. Izvestia MGTU MAMI. 2024;18(4):289–298. doi: 10.17816/2074-0530-643454. EDN: SLZQDB. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Китаев Д. Н. Верификация моделей расчета коэффициента гидравлического трения в водяных тепловых сетях // Научный журнал строительства и архитектуры. 2025. № 3 (79). С. 39–49. doi: 10.36622/2541-7592.2025.79.3.004. EDN: UXVDLK.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kitaev D. N. Verification of models for calculating the hydraulic friction coefficient in water heat networks. Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2025;3(79):39–49. doi: 10.36622/2541-7592.2025.79.3.004. EDN: UXVDLK. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Дербичев В. С., Иншаков Р. С., Роман К. С. [и др.]. Уточнение коэффициентов местного сопротивления для гидравлического расчета газопроводов // Вестник Евразийской науки. 2019. Т. 11, № 3. С. 33. EDN: VYKVMH.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Derbichev V. S., Inshakov R. S., Roman K. S. [et al.]. Refinement of local resistance coefficients for hydraulic calculation of gas pipelines. The Eurasian Scientific Journal. 2019;11(3):33. EDN: VYKVMH. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кондратьев А. С., Огородник К. Ф., Фриха М. О расчете коэффициента местного гидравлического сопротивления диафрагм в переходной и ламинарной областях течения // Известия МГТУ «МАМИ». 2021. Т. 15, № 1. С. 32–37. doi: 10.31992/2074-0530-2021-47-1-32-37. EDN: RONOZS.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kondratyev A. S., Ogorodnik K. F., Frikha M. Calculation of the coefficient of local hydraulic diaphragm resistance in transitional and laminar areas of flow. Izvestia MGTU MAMI. 2021;15(1):32–37. doi: 10.31992/2074-0530-2021-47-1-32-37. EDN: RONOZS. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
