某型喷水推进泵叶片的三维反问题改进研究
发布时间：2021-07-13 05:03
喷水推进作为一种特殊的船舶推进形式,其使用范围越来越广,从民用小艇到军事舰船再到科研装备,喷水推进以其良好的机动性、耐用性、适航性等优点,获得了越来越多的认可。因此研发、改进性能优良的喷水推进装置,成为喷水推进制造企业所热衷的课题。本文以“艇用喷水推进动力总成新产品开发”的企业研发项目为研究背景,根据要求对某型喷泵与额定功率96kW、额定转速3600r/min的柴油机连接进行动力总成匹配验证,该匹配情况在实际运行中,易出现喷泵效率较低等现象,因此根据验证结果需对动力总成匹配作出调整,在使用96kW柴油机的前提下,通过反问题设计方法对喷泵叶片进行改进,提升喷泵性能并实现动力总成的合理匹配,同时为新产品开发提供方法支撑及理论参考。针对上述研究目的,本文主要研究内容如下:1.对原始喷泵在试验转速2900r/min下进行多流量数值模拟,将计算结果与产品试验数据对比,验证数值模拟的有效性。根据相似理论将试验结果转换至3600r/min时所对应的数据,对动力总成匹配进行验证。通过泵理论计算3600r/min额定转速及96kW额定功率下喷泵的改进目标,并将原始喷泵在目标工况下以数值模拟的方法验证动力...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
1.4 研究的技术路径
第2章 反问题设计方法及数值计算方法
2.1 反问题设计方法
2.1.1 叶轮内流动描述
2.1.2 叶片几何计算
2.1.3 反问题设计方法的控制参数
2.1.4 TURBOdesign1叶片设计流程
2.2 CFD数值计算方法
2.2.1 控制方程
2.2.2 湍流模型
2.2.3 网格划分及方程求解
2.3 本章小结
第3章 原始喷泵动力总成匹配验证及喷泵叶片改进研究的提出
3.1 原始喷泵三维模型的建立
3.2 原始喷泵流道网格划分
3.3 求解条件设置
3.4 网格无关性验证
3.5 原始喷泵的数值验证
3.6 原始喷泵动力总成匹配验证及改进目标的提出
3.7 原始喷泵在目标工况下的流动分析
3.8 本章小结
第4章 反问题设计方法中控制参数对喷泵叶片几何及性能的影响
4.1 子午面形状对动叶片的影响
4.1.1 子午面导边型线对动叶片的影响
4.1.2 子午面叶根型线对动叶片的影响
4.2 载荷分布对动叶片的影响
4.2.1 动叶片载荷分布形式
4.2.2 载荷分布对动叶片几何的影响
4.2.3 载荷分布对叶表静压分布的影响
4.2.4 载荷分布对外特性的影响
4.2.5 载荷分布对液流角的影响
4.3 叶片积叠方式对动叶片的影响
4.4 叶片厚度分布对动叶片的影响
4.5 载荷分布对导叶的影响
4.6 出口叶型对导叶的影响
4.7 本章小结
第5章 喷水推进泵的叶轮改进设计及性能预测
5.1 额定工况下喷泵叶轮的改进设计
5.1.1 动叶轮的改进设计
5.1.2 导叶的改进设计
5.2 喷泵的性能预测
5.2.1 喷泵外特性表现
5.2.2 喷泵流场表现
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及参研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数值试验及实船试航的喷水推进器改型设计[J]. 靳栓宝,沈洋,王东,王永生,魏应三,胡鹏飞. 船舶力学. 2015(11)
[2]喷水推进器推进性能优化研究[J]. 曹玉良,王永生,靳栓宝. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2015(01)
[3]喷水推进器水动力性能分析与优化设计研究[J]. 魏春阳,庞之洋,王永生,靳栓宝. 船海工程. 2014(06)
[4]轴流式喷水推进泵的三元设计[J]. 彭云龙,王永生,靳栓宝. 中南大学学报(自然科学版). 2014(06)
[5]混流泵叶轮反问题设计与水力性能优化[J]. 肖若富,陶然,王维维,杨魏. 农业机械学报. 2014(09)
[6]计算流体力学发展综述[J]. 余金伟,冯晓锋. 现代制造技术与装备. 2013(06)
[7]基于三元设计及数值试验轴流泵抗空化性能[J]. 靳栓宝,王永生. 排灌机械工程学报. 2013(09)
[8]载荷分布规律对混流泵叶轮设计的影响[J]. 常书平,王永生,靳栓宝,苏永生. 排灌机械工程学报. 2013(02)
[9]叶片全三维反问题优化设计方法[J]. 朱阳历,王正明,陈海生,谭春青. 航空动力学报. 2012(05)
[10]混流式喷水推进器空化性能数值分析[J]. 刘承江,王永生. 机械工程学报. 2009(12)
硕士论文
[1]喷水推进器内部流动特性研究[D]. 王雪豹.江苏大学 2017
[2]微型喷水推进泵水力设计及试验研究[D]. 许巍.合肥工业大学 2017
[3]混流式喷水推进泵内流模拟与性能分析[D]. 尹龙乾.兰州理工大学 2016
[4]基于叶片载荷分布的离心压缩机叶轮设计与优化[D]. 王键.大连理工大学 2015
[5]高速艇喷水推进器流场特性数值模拟[D]. 李鑫.江苏科技大学 2013
[6]喷水推进泵流场数值模拟分析[D]. 舒春英.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3281404
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
1.4 研究的技术路径
第2章 反问题设计方法及数值计算方法
2.1 反问题设计方法
2.1.1 叶轮内流动描述
2.1.2 叶片几何计算
2.1.3 反问题设计方法的控制参数
2.1.4 TURBOdesign1叶片设计流程
2.2 CFD数值计算方法
2.2.1 控制方程
2.2.2 湍流模型
2.2.3 网格划分及方程求解
2.3 本章小结
第3章 原始喷泵动力总成匹配验证及喷泵叶片改进研究的提出
3.1 原始喷泵三维模型的建立
3.2 原始喷泵流道网格划分
3.3 求解条件设置
3.4 网格无关性验证
3.5 原始喷泵的数值验证
3.6 原始喷泵动力总成匹配验证及改进目标的提出
3.7 原始喷泵在目标工况下的流动分析
3.8 本章小结
第4章 反问题设计方法中控制参数对喷泵叶片几何及性能的影响
4.1 子午面形状对动叶片的影响
4.1.1 子午面导边型线对动叶片的影响
4.1.2 子午面叶根型线对动叶片的影响
4.2 载荷分布对动叶片的影响
4.2.1 动叶片载荷分布形式
4.2.2 载荷分布对动叶片几何的影响
4.2.3 载荷分布对叶表静压分布的影响
4.2.4 载荷分布对外特性的影响
4.2.5 载荷分布对液流角的影响
4.3 叶片积叠方式对动叶片的影响
4.4 叶片厚度分布对动叶片的影响
4.5 载荷分布对导叶的影响
4.6 出口叶型对导叶的影响
4.7 本章小结
第5章 喷水推进泵的叶轮改进设计及性能预测
5.1 额定工况下喷泵叶轮的改进设计
5.1.1 动叶轮的改进设计
5.1.2 导叶的改进设计
5.2 喷泵的性能预测
5.2.1 喷泵外特性表现
5.2.2 喷泵流场表现
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及参研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数值试验及实船试航的喷水推进器改型设计[J]. 靳栓宝,沈洋,王东,王永生,魏应三,胡鹏飞. 船舶力学. 2015(11)
[2]喷水推进器推进性能优化研究[J]. 曹玉良,王永生,靳栓宝. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2015(01)
[3]喷水推进器水动力性能分析与优化设计研究[J]. 魏春阳,庞之洋,王永生,靳栓宝. 船海工程. 2014(06)
[4]轴流式喷水推进泵的三元设计[J]. 彭云龙,王永生,靳栓宝. 中南大学学报(自然科学版). 2014(06)
[5]混流泵叶轮反问题设计与水力性能优化[J]. 肖若富,陶然,王维维,杨魏. 农业机械学报. 2014(09)
[6]计算流体力学发展综述[J]. 余金伟,冯晓锋. 现代制造技术与装备. 2013(06)
[7]基于三元设计及数值试验轴流泵抗空化性能[J]. 靳栓宝,王永生. 排灌机械工程学报. 2013(09)
[8]载荷分布规律对混流泵叶轮设计的影响[J]. 常书平,王永生,靳栓宝,苏永生. 排灌机械工程学报. 2013(02)
[9]叶片全三维反问题优化设计方法[J]. 朱阳历,王正明,陈海生,谭春青. 航空动力学报. 2012(05)
[10]混流式喷水推进器空化性能数值分析[J]. 刘承江,王永生. 机械工程学报. 2009(12)
硕士论文
[1]喷水推进器内部流动特性研究[D]. 王雪豹.江苏大学 2017
[2]微型喷水推进泵水力设计及试验研究[D]. 许巍.合肥工业大学 2017
[3]混流式喷水推进泵内流模拟与性能分析[D]. 尹龙乾.兰州理工大学 2016
[4]基于叶片载荷分布的离心压缩机叶轮设计与优化[D]. 王键.大连理工大学 2015
[5]高速艇喷水推进器流场特性数值模拟[D]. 李鑫.江苏科技大学 2013
[6]喷水推进泵流场数值模拟分析[D]. 舒春英.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3281404
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