不同叶片数下混流泵加速流特性及其空化机理研究
发布时间：2021-04-24 01:58
近年来,我国在新一代潜艇武器发射装置中利用混流泵发射鱼雷,在潜艇发射鱼雷时,混流泵一直处于加速阶段,此过程中转速和扬程等参数发生剧烈变化,泵的内部流场也具有强烈的瞬态现象。潜艇处在系泊状态时,由于潜水深度较低,泵装置进口压力较低,在启动过程中极易发生空化。混流泵加速流空化的产生会直接降低鱼雷发射质量,对潜艇工作将会构成极大的威胁。本文在国家自然科学基金“混流泵加速流工况瞬态空化形态及其诱导水力振荡特性研究（51579118）”的资助下,以比转速ns=829的原型泵等比例缩放1.5倍得到的高比转速混流泵为研究对象,研究混流泵启动过程中的瞬态空化特性,探讨了不同叶片数下混流泵启动过程中的瞬态空化特性,主要工作和创新点如下:（1）采用瞬态压差理论模型,建立了混流泵瞬态水力性能方程与瞬态条件下的管路特性方程,并进行了数值求解,得到了混流泵在启动过程中瞬态扬程曲线。同时,将理论模型求解的结果与瞬态试验结果进行对比分析,结果吻合较好,验证了理论模型的适用性。（2）针对不同叶片数混流泵启动过程瞬态空化特性进行数值模拟,对在流量工况(Q=1.0Qopt),启...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及现实意义
1.2 国内外研究现状评述
1.2.1 水力机械启动过程国内外研究现状
1.2.2 水力机械内部空化国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 混流泵启动过程理论与试验验证
2.1 瞬态扬程理论方程
2.1.1 角动量方程
2.1.2 能量方程
2.1.3 管路特性方程
2.2 试验设备
2.2.1 试验台设置
2.2.2 试验叶轮
2.2.3 理论验证
2.2.4 不同工况对导叶出口压力影响
2.3 本章小结
第三章 不同叶片数混流泵启动过程瞬态空化特性数值模拟
3.1 计算流体动力学理论
3.1.1 CFD控制方程
3.1.2 湍流模型
3.1.3 空化模型
3.2 不同叶片数混流泵稳态特性数值计算
3.2.1 几何模型
3.2.2 计算模型
3.2.3 网格划分
3.2.4 计算方法
3.2.5 网格无关性验证
3.2.6 稳态模拟与试验性能对比
3.2.7 汽蚀性能的比较
3.3 不同叶片数混流泵启动过程空化特性数值计算
3.3.1 泵内空化类型
3.3.2 计算方法
3.4 不同叶片数叶轮启动空化数值模拟结果与分析
3.4.1 不同叶片数叶轮启动过程空泡体积变化
3.4.2 三叶片叶轮启动过程空化形态时空演变
3.4.3 不同叶片数叶轮启动过程空化形态对比分析
3.4.4 不同叶片数叶轮启动过程叶片载荷分布特性
3.4.5 不同叶片数叶轮启动过程泄漏涡空间结构的瞬态特性
3.4.6 不同叶片数叶轮启动过程泄漏涡平面结构的瞬态特性
3.5 本章小结
第四章 不同叶片数混流泵启动过程瞬态压力与可视化试验研究
4.1 试验目的
4.2 试验台及测量系统
4.3 试验方案及步骤
4.3.1 稳态外特性试验方法
4.3.2 瞬态压力试验方法
4.3.3 高速摄影试验方法
4.4 稳态外特性结果分析
4.5 瞬态压力信号分析
4.5.1 不同进口压力小波变换时频分析
4.5.2 不同启动时间小波变换时频分析
4.5.3 不同流量工况小波变换时频分析
4.6 叶顶区可视化试验结果与分析
4.6.1 三叶片叶轮不同空化数空化形态与演化
4.6.2 三叶片叶轮不同流量工况空化形态与演化
4.6.3 不同叶片数叶轮不同空化数空化形态与演化
4.7 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 研究总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士发表的学术论文及参加的科研工作
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同转速下轴流泵压力脉动试验[J]. 施卫东,姚捷,张德胜,吴苏青,王海宇. 农业机械学报. 2014 (03)
[2]离心泵空化状态与声发射信号特征关系试验[J]. 邹淑云,刘忠,李志鹏,杨平. 农业机械学报. 2014 (03)
[3]轴流泵压力脉动数值计算与试验[J]. 姚捷,施卫东,吴苏青,张德胜,王海宇,胡啟祥. 农业机械学报. 2013(S1)
[4]采样频率和时间对轴流泵压力脉动特性的影响[J]. 施卫东,姚捷,张德胜,张华,吴苏青. 排灌机械工程学报. 2013(03)
[5]离心泵启动过程中的附加理论扬程计算[J]. 张玉良,朱祖超,林慧超,陈书. 力学季刊. 2012(03)
[6]离心泵启动过程的数值模拟[J]. 郭宪军,陈红勋,朱兵. 上海大学学报(自然科学版). 2012(03)
[7]离心泵启动过程瞬态特性的研究[J]. 许斌杰,李志峰,吴大转,王乐勤. 中国科技论文在线. 2009(09)
[8]基于压力脉动和时序分析的离心泵空化特征提取[J]. 苏永生,王永生,张永祥,段向阳. 农业机械学报. 2009(06)
[9]离心泵启动过程瞬态空化特性的试验研究[J]. 吴大转,焦磊,王乐勤. 工程热物理学报. 2008(10)
[10]离心泵启动过程内部瞬态流动的二维数值模拟[J]. 王乐勤,李志峰,戴维平,吴大转. 工程热物理学报. 2008(08)
博士论文
[1]空化对离心泵启动过程的影响分析[D]. 孟龙.中国农业大学 2016
硕士论文
[1]基于小波分析的水泵初生汽蚀的超声特性研究[D]. 梁金栋.扬州大学 2005
本文编号：3156459
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及现实意义
1.2 国内外研究现状评述
1.2.1 水力机械启动过程国内外研究现状
1.2.2 水力机械内部空化国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 混流泵启动过程理论与试验验证
2.1 瞬态扬程理论方程
2.1.1 角动量方程
2.1.2 能量方程
2.1.3 管路特性方程
2.2 试验设备
2.2.1 试验台设置
2.2.2 试验叶轮
2.2.3 理论验证
2.2.4 不同工况对导叶出口压力影响
2.3 本章小结
第三章 不同叶片数混流泵启动过程瞬态空化特性数值模拟
3.1 计算流体动力学理论
3.1.1 CFD控制方程
3.1.2 湍流模型
3.1.3 空化模型
3.2 不同叶片数混流泵稳态特性数值计算
3.2.1 几何模型
3.2.2 计算模型
3.2.3 网格划分
3.2.4 计算方法
3.2.5 网格无关性验证
3.2.6 稳态模拟与试验性能对比
3.2.7 汽蚀性能的比较
3.3 不同叶片数混流泵启动过程空化特性数值计算
3.3.1 泵内空化类型
3.3.2 计算方法
3.4 不同叶片数叶轮启动空化数值模拟结果与分析
3.4.1 不同叶片数叶轮启动过程空泡体积变化
3.4.2 三叶片叶轮启动过程空化形态时空演变
3.4.3 不同叶片数叶轮启动过程空化形态对比分析
3.4.4 不同叶片数叶轮启动过程叶片载荷分布特性
3.4.5 不同叶片数叶轮启动过程泄漏涡空间结构的瞬态特性
3.4.6 不同叶片数叶轮启动过程泄漏涡平面结构的瞬态特性
3.5 本章小结
第四章 不同叶片数混流泵启动过程瞬态压力与可视化试验研究
4.1 试验目的
4.2 试验台及测量系统
4.3 试验方案及步骤
4.3.1 稳态外特性试验方法
4.3.2 瞬态压力试验方法
4.3.3 高速摄影试验方法
4.4 稳态外特性结果分析
4.5 瞬态压力信号分析
4.5.1 不同进口压力小波变换时频分析
4.5.2 不同启动时间小波变换时频分析
4.5.3 不同流量工况小波变换时频分析
4.6 叶顶区可视化试验结果与分析
4.6.1 三叶片叶轮不同空化数空化形态与演化
4.6.2 三叶片叶轮不同流量工况空化形态与演化
4.6.3 不同叶片数叶轮不同空化数空化形态与演化
4.7 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 研究总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士发表的学术论文及参加的科研工作
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同转速下轴流泵压力脉动试验[J]. 施卫东,姚捷,张德胜,吴苏青,王海宇. 农业机械学报. 2014 (03)
[2]离心泵空化状态与声发射信号特征关系试验[J]. 邹淑云,刘忠,李志鹏,杨平. 农业机械学报. 2014 (03)
[3]轴流泵压力脉动数值计算与试验[J]. 姚捷,施卫东,吴苏青,张德胜,王海宇,胡啟祥. 农业机械学报. 2013(S1)
[4]采样频率和时间对轴流泵压力脉动特性的影响[J]. 施卫东,姚捷,张德胜,张华,吴苏青. 排灌机械工程学报. 2013(03)
[5]离心泵启动过程中的附加理论扬程计算[J]. 张玉良,朱祖超,林慧超,陈书. 力学季刊. 2012(03)
[6]离心泵启动过程的数值模拟[J]. 郭宪军,陈红勋,朱兵. 上海大学学报(自然科学版). 2012(03)
[7]离心泵启动过程瞬态特性的研究[J]. 许斌杰,李志峰,吴大转,王乐勤. 中国科技论文在线. 2009(09)
[8]基于压力脉动和时序分析的离心泵空化特征提取[J]. 苏永生,王永生,张永祥,段向阳. 农业机械学报. 2009(06)
[9]离心泵启动过程瞬态空化特性的试验研究[J]. 吴大转,焦磊,王乐勤. 工程热物理学报. 2008(10)
[10]离心泵启动过程内部瞬态流动的二维数值模拟[J]. 王乐勤,李志峰,戴维平,吴大转. 工程热物理学报. 2008(08)
博士论文
[1]空化对离心泵启动过程的影响分析[D]. 孟龙.中国农业大学 2016
硕士论文
[1]基于小波分析的水泵初生汽蚀的超声特性研究[D]. 梁金栋.扬州大学 2005
本文编号：3156459
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