双涵道喷水推进泵结构及水力性能研究
发布时间：2022-04-26 18:09
传统方法上,研究者主要采用大功率、大直径、低轴转速的动力装置,来提升喷水推进泵的性能。但是降低叶轮轴转速,会导致中心流域叶轮上流速较低,做工效率下降。为了解决此问题,我们设计了一种并联结构的双涵道喷水推进泵。通过数值模拟方法对双涵道泵水力性能进行初步研究,并为此类推进泵的设计提供参考。本文的研究内容及最终结果如下:1.确定双涵道泵的结构和叶轮尺寸和最优涵道比。绘制外泵时应该研究合适的轮毂比,考虑中空对轮毂强度的影响,通过计算抗扭截面模量得到外泵尺寸。以单泵的计算方法先研究各自的水力特性,确立最优涵道比。对比不同组的双涵道泵的水力性能,尤其是外泵轮毂比对水力性能的影响。定义无量纲参数C为单位总进口面积流量增幅,当内外涵道比为0.45时,流量增幅最大,双涵道泵比普通轴流泵推力提升约9%。单位面积流量随着轮毂比增大,轴流泵在马鞍区到工况点扬程明显较小轴流泵提升更大,效率变化不明显,但是在工况点时扬程下降明显,效率上整体稍有下降。2.研究喷管形状对水力性能影响。定义无量纲参数喷管收缩系数,设计三种不同的出口喷管,研究喷管收缩系数对双涵道泵性能的影响,挑选三种类型喷管的最优收缩系数。3.研究双涵...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题名称及来源
1.2 研究背景及意义
1.3 喷水推进泵的研究现状概述
1.3.1 国内外喷水推进泵理论的发展研究
1.3.2 国内外潜艇喷水推进泵的运用与研究
1.3.3 泵喷水推进器的优缺点
1.3.4 国内外主要研究方向
1.4 本文的主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 双涵道喷水推进泵水力设计
2.1 双涵道喷水推进泵设计参数
2.1.1 结构设定
2.1.2 潜艇模型航速及阻力
2.2 双涵道喷水推进泵的水力设计
2.2.1 内涵道叶轮的设计
2.2.2 外涵道叶轮的设计
2.2.3 空间导叶的水力设计参数
2.2.4 喷管的结构参数
2.3 本章小结
第3章 双涵道泵的几何建模和数值模拟方法
3.1 运用PROE建立三维模型
3.1.1 PROE软件介绍
3.1.2 双涵道泵三维建模
3.2 数值分析方法
3.2.1 湍流模型
3.2.2 数值计算方法
3.3 网格划分及流场模拟
3.3.1 双涵道泵的网格划分
3.3.2 网格质量检验
3.3.3 双涵道泵的流线图
3.4 本章总结
第4章 双涵道泵的分离研究
4.1 涵道比对双涵道泵推进性能的影响
4.2 不同轮毂比对外涵道泵水力性能的影响
4.2.1 叶轮受力分析
4.2.2 变工况下外特性曲线分析
4.3 双涵道泵对比传统轴流泵的优势
4.4 本章总结
第5章 双涵道泵的整泵全流域模拟
5.0 进出口端的选择
5.1 喷管收缩比对工况下双涵道泵推进性能影响
5.2 借鉴型喷管双涵道泵的分析
5.2.1 不同收缩比下扬程对比
5.2.2 叶轮工作面和背面的压力分析
5.2.3 全流场流速分析
5.2.4 外特性曲线的研究
5.3 独立喷管下分析
5.3.1 不同收缩比下扬程对比
5.3.2 叶轮工作面和背面的压力分析
5.3.3 全流场流速分析
5.3.4 外特性曲线的研究
5.4 单喷管下分析
5.4.1 不同收缩比下扬程对比
5.4.2 叶轮工作面和背面的压力分析
5.4.3 全流场流速分析
5.4.4 外特性曲线的研究
5.5 本章总结
总结与展望
研究创新点
参考文献
致谢
附录 A 攻读硕士学位期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴流泵装置分部结构对装置性能的影响分析[J]. 谢璐,刘超,傅善题,孙玉民,刘辉. 南水北调与水利科技. 2019(03)
[2]立式轴流泵装置叶片区压力脉动数值分析[J]. 陈世杰,杨帆,黄辉,高慧. 流体机械. 2019(02)
[3]不同工况下轴流泵转子径向力及其压力脉动分析[J]. 孙壮壮,张友明,夏鹤鹏,陈松山. 灌溉排水学报. 2019(01)
[4]改革开放40年中国海军武器装备建设回顾[J]. 立文. 中国经贸导刊. 2019(01)
[5]出口环量分布对泵诱导轮性能的影响[J]. 杨敬江,刘成强,陈汇龙,沈宇翔. 排灌机械工程学报. 2019(01)
[6]粗糙元对高超声速边界层转捩影响的研究进展[J]. 董昊,刘是成,程克明. 实验流体力学. 2018(06)
[7]潜艇无轴泵喷推进器水下辐射噪声数值预报及分析[J]. 张明宇,林瑞霖,王永生,彭云龙. 船舶力学. 2018(11)
[8]船-泵相互作用对喷水推进器推进性能的影响[J]. 刘承江,王永生,古成中. 上海交通大学学报. 2016(01)
[9]喷水推进泵压力脉动特性数值计算及分析[J]. 张明宇,王永生,靳栓宝,魏应三,付建. 西安交通大学学报. 2014(11)
[10]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)
博士论文
[1]水面无人艇运动控制及集群协调规划方法研究[D]. 秦梓荷.哈尔滨工程大学 2018
[2]高负荷涡轮端区非定常流动机理及损失控制研究[D]. 魏佐君.西北工业大学 2016
硕士论文
[1]双向贯流式泵水轮机泵工况特性研究[D]. 杨杰.西安理工大学 2018
[2]离心泵内动态失速涡的数值模拟及其特性研究[D]. 王晨.西安理工大学 2018
[3]《中国人民解放军海军》（第1-6章）汉译实践报告[D]. 赫晨彦.广西师范大学 2018
[4]对转推进泵转子干涉特性研究及水动力优化设计[D]. 胡雷俊.浙江大学 2018
[5]船用喷水推进泵多领域建模与性能研究[D]. 姜峰.江苏科技大学 2018
[6]某型喷水推进泵叶片的三维反问题改进研究[D]. 冯德胜.江苏科技大学 2018
[7]小型无轴喷水推进器流动特性及结构优化研究[D]. 苏博.中北大学 2018
[8]微型喷泵水力性能优化与运行工况高效匹配研究[D]. 李森.合肥工业大学 2018
[9]船舶电力推进系统的仿真研究[D]. 赵艳琪.哈尔滨工程大学 2018
[10]喷水推进无人艇的路径规划和控制研究[D]. 龚勋.哈尔滨工程大学 2017
本文编号：3648478
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题名称及来源
1.2 研究背景及意义
1.3 喷水推进泵的研究现状概述
1.3.1 国内外喷水推进泵理论的发展研究
1.3.2 国内外潜艇喷水推进泵的运用与研究
1.3.3 泵喷水推进器的优缺点
1.3.4 国内外主要研究方向
1.4 本文的主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 双涵道喷水推进泵水力设计
2.1 双涵道喷水推进泵设计参数
2.1.1 结构设定
2.1.2 潜艇模型航速及阻力
2.2 双涵道喷水推进泵的水力设计
2.2.1 内涵道叶轮的设计
2.2.2 外涵道叶轮的设计
2.2.3 空间导叶的水力设计参数
2.2.4 喷管的结构参数
2.3 本章小结
第3章 双涵道泵的几何建模和数值模拟方法
3.1 运用PROE建立三维模型
3.1.1 PROE软件介绍
3.1.2 双涵道泵三维建模
3.2 数值分析方法
3.2.1 湍流模型
3.2.2 数值计算方法
3.3 网格划分及流场模拟
3.3.1 双涵道泵的网格划分
3.3.2 网格质量检验
3.3.3 双涵道泵的流线图
3.4 本章总结
第4章 双涵道泵的分离研究
4.1 涵道比对双涵道泵推进性能的影响
4.2 不同轮毂比对外涵道泵水力性能的影响
4.2.1 叶轮受力分析
4.2.2 变工况下外特性曲线分析
4.3 双涵道泵对比传统轴流泵的优势
4.4 本章总结
第5章 双涵道泵的整泵全流域模拟
5.0 进出口端的选择
5.1 喷管收缩比对工况下双涵道泵推进性能影响
5.2 借鉴型喷管双涵道泵的分析
5.2.1 不同收缩比下扬程对比
5.2.2 叶轮工作面和背面的压力分析
5.2.3 全流场流速分析
5.2.4 外特性曲线的研究
5.3 独立喷管下分析
5.3.1 不同收缩比下扬程对比
5.3.2 叶轮工作面和背面的压力分析
5.3.3 全流场流速分析
5.3.4 外特性曲线的研究
5.4 单喷管下分析
5.4.1 不同收缩比下扬程对比
5.4.2 叶轮工作面和背面的压力分析
5.4.3 全流场流速分析
5.4.4 外特性曲线的研究
5.5 本章总结
总结与展望
研究创新点
参考文献
致谢
附录 A 攻读硕士学位期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴流泵装置分部结构对装置性能的影响分析[J]. 谢璐,刘超,傅善题,孙玉民,刘辉. 南水北调与水利科技. 2019(03)
[2]立式轴流泵装置叶片区压力脉动数值分析[J]. 陈世杰,杨帆,黄辉,高慧. 流体机械. 2019(02)
[3]不同工况下轴流泵转子径向力及其压力脉动分析[J]. 孙壮壮,张友明,夏鹤鹏,陈松山. 灌溉排水学报. 2019(01)
[4]改革开放40年中国海军武器装备建设回顾[J]. 立文. 中国经贸导刊. 2019(01)
[5]出口环量分布对泵诱导轮性能的影响[J]. 杨敬江,刘成强,陈汇龙,沈宇翔. 排灌机械工程学报. 2019(01)
[6]粗糙元对高超声速边界层转捩影响的研究进展[J]. 董昊,刘是成,程克明. 实验流体力学. 2018(06)
[7]潜艇无轴泵喷推进器水下辐射噪声数值预报及分析[J]. 张明宇,林瑞霖,王永生,彭云龙. 船舶力学. 2018(11)
[8]船-泵相互作用对喷水推进器推进性能的影响[J]. 刘承江,王永生,古成中. 上海交通大学学报. 2016(01)
[9]喷水推进泵压力脉动特性数值计算及分析[J]. 张明宇,王永生,靳栓宝,魏应三,付建. 西安交通大学学报. 2014(11)
[10]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)
博士论文
[1]水面无人艇运动控制及集群协调规划方法研究[D]. 秦梓荷.哈尔滨工程大学 2018
[2]高负荷涡轮端区非定常流动机理及损失控制研究[D]. 魏佐君.西北工业大学 2016
硕士论文
[1]双向贯流式泵水轮机泵工况特性研究[D]. 杨杰.西安理工大学 2018
[2]离心泵内动态失速涡的数值模拟及其特性研究[D]. 王晨.西安理工大学 2018
[3]《中国人民解放军海军》（第1-6章）汉译实践报告[D]. 赫晨彦.广西师范大学 2018
[4]对转推进泵转子干涉特性研究及水动力优化设计[D]. 胡雷俊.浙江大学 2018
[5]船用喷水推进泵多领域建模与性能研究[D]. 姜峰.江苏科技大学 2018
[6]某型喷水推进泵叶片的三维反问题改进研究[D]. 冯德胜.江苏科技大学 2018
[7]小型无轴喷水推进器流动特性及结构优化研究[D]. 苏博.中北大学 2018
[8]微型喷泵水力性能优化与运行工况高效匹配研究[D]. 李森.合肥工业大学 2018
[9]船舶电力推进系统的仿真研究[D]. 赵艳琪.哈尔滨工程大学 2018
[10]喷水推进无人艇的路径规划和控制研究[D]. 龚勋.哈尔滨工程大学 2017
本文编号：3648478
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3648478.html
