船用高速混流泵进水流道优化与推进性能研究

发布时间：2017-10-30 15:05

  本文关键词：船用高速混流泵进水流道优化与推进性能研究

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【摘要】：喷水推进是不同于传统螺旋桨推进的推进方式。喷水推进装置在高性能船舶上被广泛的应用，它具备灵活的操纵性，高效的推进效率，抗空泡能力强，附体阻力小等优点。 本文基于喷水推进器模型，对进水流道进行多参数方案设计及优选，利用CFD软件FLUENT对优化设计的进水流道进行数值模拟，并对喷水推进系统中的流场和推进性能进行计算。 本文完成了喷水推进器进水流道多参数方案设计及优化。基于推进器进水流道，通过改变流道倾角、调整流道唇角半径和形状、改变背部斜坡的半径、调整进水口形状四个方面对进水流道进行优化设计。调整流道的倾角α=20°，α=22°，α=24°，α=25°，α=26°，，α=28°，α=30°，α=32°，α=35°，9种流道倾角方案设计，对进水流道的倾角进行优选；调整唇部的半径和唇部的形状对进水流道的唇部进行方案优选，调整圆弧唇角和抛物线唇角的唇部半径分别为0mm，1mm，3mm，10mm，20mm，30mm，40mm，50mm的15种唇角优选方案，经过数值模拟和结果分析，选择最优唇角半径和唇部形状；调整斜坡的半径分别是800mm,900mm,950mm,1000mm,1050mm,1100mm,1200mm，7种方案设计对进水流道的斜坡进行方案优选；调整流道的进水口形状，对流道的进水口形状进行4种方案设计，优选最佳进水口形状。各种方案确定后，建立三维实体模型进行数值计算，通过分析进水流道的效率，流道出流口的加权平均角，出流均匀程度，速度云图，压力云图，唇部驻点位置等优选流动性能优越的进水流道，保证进水流道内部的最小压力大于空化的临界值，从而优选出流道出流均匀，流动损失小的进水流道。 本文完成了喷水推进系统流场及推进性能计算。对整体喷水推进系统在不同转速n为3300r/min，3800r/min，4300r/min，5300r/min，5800r/min，6300r/min，不同航速vs为静水中，10knot，20knot，25knot，30knot，35knot，40knot，45knot，13种工况下进行数值模拟，分析叶片的压力分布，推进泵性能曲线，优选推进效率最优工况点。 本文对喷水推进器进水流道进行方案优选设计，优选流动性能优越的进水流道；对喷水推进系统的推进性能进行了数值计算及分析，建立喷水推进系统性能分析模型为新型喷水推进系统设计提供了研发手段。
【关键词】：喷水推进器 混流泵 进水流道 优选方案设计 数值模拟
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.34
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目录9-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 研究的目的与意义13-14
• 1.2 国内外研究现状与发展方向14-17
• 1.2.1 喷水推进技术在国外的应用14-15
• 1.2.2 喷水推进技术在国内的应用15
• 1.2.3 理论研究15-16
• 1.2.4 CFD 技术应用16-17
• 1.2.5 喷水推进的发展方向及关键技术17
• 1.3 喷水推进器简介17-22
• 1.3.1 推力17-19
• 1.3.2 喷水推进器效率19
• 1.3.3 推进泵的基本参数19-22
• 1.4 本文研究的内容与方法22-23
• 1.4.1 研究内容22
• 1.4.2 研究方法22-23
• 第2章 CFD 基本理论和数值方法23-31
• 2.1 计算流体力学概述23-24
• 2.1.1 CFD 基本思想及应用23-24
• 2.1.2 CFD 分析基本步骤24
• 2.2 CFD 基本模型24-29
• 2.2.1 控制方程24-26
• 2.2.2 湍流模型26-27
• 2.2.3 计算方法27
• 2.2.4 CFD 模型的离散27-28
• 2.2.5 离散方程的求解28-29
• 2.3 FINE/Marine 简介29-30
• 2.3.1 HEXPRESS 简介29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 船用喷水推进器进水流道优选方案设计与数值模拟31-69
• 3.1 概述31
• 3.2 进水流道参数化设计31-36
• 3.2.1 进水流道设计要求33-34
• 3.2.2 进水流道参数化设计优选思路34-36
• 3.3 进水流道参数设计方案优选36-40
• 3.3.1 倾斜角36-37
• 3.3.2 唇角37-38
• 3.3.3 调整斜坡38
• 3.3.4 调整进水口形状38-39
• 3.3.5 边界层对喷水推进器的影响39
• 3.3.6 网格对喷水推进器影响39-40
• 3.4 进水流道评判要求40
• 3.5 喷水推进器流场控制区域确定及网格划分40-43
• 3.6 边界条件设定43
• 3.7 计算工况43-44
• 3.8 数值模拟结果分析44-67
• 3.8.1 倾角对进水流道的影响44-51
• 3.8.2 唇角对进水流道的影响51-60
• 3.8.3 斜坡对进水流道的影响60-63
• 3.8.4 进水口形状对进水流道的影响63-66
• 3.8.5 空化程度的评判66-67
• 3.9 本章小结67-69
• 第4章 喷水推进器数推进性能数值模拟与分析69-81
• 4.1 概述69-70
• 4.2 喷水推进泵的主要性能参数70-71
• 4.3 计算模型71-73
• 4.3.1 模型参数71-72
• 4.3.2 网格划分72
• 4.3.3 边界条件72-73
• 4.3.4 计算工况73
• 4.4 数值模拟结果分析73-79
• 4.4.1 航速、转速对喷水推进泵的影响73-75
• 4.4.2 航速、转速对叶片压力面的静压分布的影响75-79
• 4.5 本章小结79-81
• 第5章 结论与展望81-83
• 参考文献83-87
• 攻读学位论文期间发表的学术论文87-89
• 致谢89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1118110