导叶长短叶片及喷管几何参数对螺旋混流式推进泵特性的影响

发布时间：2020-05-16 23:39

【摘要】：螺旋混流式推进泵兼具螺旋离心泵和混流式喷水推进泵的特点,应用于潜航器可满足潜航器高速航行时对推进效率、空化性能及低航行噪声的要求。为了提高推进泵的性能,本文以某螺旋混流式推进泵为对象,通过数值模拟方法分析导叶长短叶片及喷管几何参数对推进泵特性的影响,并借鉴单纯形法思想,得到效率最高时的导叶及喷管组合方式。主要研究内容及结论如下:1.导叶长短叶片对推进泵特性的影响针对推进泵导叶水力损失较大的问题,选取三种导叶布置方案,对比推进泵外特性、推力、内流及导叶内压力脉动规律。短叶片布置在导叶进口时,能够降低导叶流道内的压力脉动,模型泵效率最高。短叶片布置在导叶出口时,会使模型泵的高效点向设计工况偏移,高效区变窄,叶轮出口至导叶进口区域的流动不稳定现象加剧。导叶流道内各个监测点的压力脉动呈周期性变化,压力脉动的主频为叶频,沿导叶流道,压力脉动幅值逐渐降低,且随流量的增大而减小。2.喷管型线对推进泵特性的影响采用短叶片布置在进口的导叶方案,分别选取零曲率、负曲率及正曲率型线的三种渐缩型喷管,对比分析推进泵的外特性、推力及流场结构。结果表明,设计工况下,采用负曲率喷管能够提高模型泵效率,但会削弱模型泵的空化性能;非设计工况下,零曲率喷管推进泵效率较高;采用正、负曲率喷管会使模型泵的高效点向小流量工况偏移。3.零曲率喷管收缩系数对推进泵特性的影响选用零曲率喷管,定义了无量纲参数喷管收缩系数,分别研究了控制收缩系数的因素对模型泵外特性、推力及内部流动的影响。结合数值模拟结果进一步选取各因素的水平,通过全局寻优确定了最佳喷管收缩系数及喷管几何参数的匹配方案。并选取三个代表性的收缩系数,分析不同工况下收缩系数对推进泵性能的影响。结果表明:收缩系数对模型泵设计工况及大流量工况的影响比较大;对喷管内流动影响较大,对叶轮出口至导叶进口的过渡段及导叶内流动影响不大,较大的收缩系数有助于小流量工况下喷管增速能力的提升。喷管的最佳收缩系数为0.406。综上分析,采用短叶片布置在导叶进口的导叶、零曲率型线喷管,且喷管收缩系数为0.406时,推进泵内水力损失最小,效率最高可达77.23%。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U664.34

【相似文献】