微型喷水推进泵水力特性的研究

发布时间：2017-10-05 07:47

  本文关键词：微型喷水推进泵水力特性的研究

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【摘要】：微型喷水推进泵是基于轴流式叶片泵改进设计的,通过与驱动电机集成,作为水下滑翔机的推进系统。微型喷水推进泵整体的设计,以及水力特性的研究是为了简化系统结构并提高续航能力,从而满足水下滑翔机对自身喷水推进系统的重量和尺寸严格限制的应用要求。本文论述了微型喷水推进泵水力设计和结构设计的相关技术要点,包括采用径向进水、轴向出水的布置,运用圆弧法和流线法分别设计了两套微型喷水推进泵水力模型方案。运用CFD对喷水推进泵内部流场数值模拟,分析压力和速度分布规律,阐明喷水推进泵水力性能变化的内在原因,同时优化出提高喷水推进泵水力效率的最优喷口模型作为后续试验模型。为避免电机输出功率的计算误差,特别对配套驱动直流电机进行电机工作特性试验,并针对微型喷水推进泵大流量低扬程的特点专门搭建外特性试验台,对压力、流量等参数自动进行采集测量,通过对比分析外特性试验结果,表明流线法设计的水力模型总体效率更高。针对微型喷水推进泵在不同环境和工况下需要保持高效率运行的特点,进行了变转速调节数值模拟与试验研究。研究结果表明,喷水推进泵的转速对功率及效率有着重要的影响,随着转速的增加,最优效率区域往大流量区域偏移,效率峰值也随着转速的增加而增大。通过转速的优化控制可以使喷水推进泵始终运行在最优效率区,提高不同应用环境下喷水推进泵的续航时间。
【关键词】：微型喷水推进泵 水力设计 CFD数值分析 试验研究 变转速
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.941;U664.3
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 第一章 绪论16-20
• 1.1 研究目的及意义16
• 1.2 国内外研究现状16-18
• 1.3 本论文研究内容18-20
• 第二章 微型喷水推进泵水力设计与结构设计20-38
• 2.1 水力设计方法简介20-21
• 2.2 叶轮几何参数选择21-24
• 2.3 圆弧法叶轮叶栅设计24-29
• 2.4 流线法叶轮叶栅设计29-32
• 2.5 导叶水力设计32-34
• 2.6 微型喷水推进泵结构设计与几何造型34-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第三章 微型喷水推进泵CFD数值分析38-57
• 3.1 喷水推进泵计算流体域确定38-39
• 3.2 喷水推进泵数值计算模型网格生成39-43
• 3.2.1 计算域网格生成39-41
• 3.2.2 网格独立性检验41-43
• 3.3 CFD数值计算及性能预测43-53
• 3.3.1 湍流计算方法和湍流模型选择43-45
• 3.3.2 模型计算控制参数设置45-47
• 3.3.3 数值计算结果及分析47-53
• 3.4 喷口出口直径对喷水推进泵性能的影响53-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第四章 微型喷水推进泵外特性试验研究57-68
• 4.1 电机选型与型式试验57-60
• 4.1.1 电机特性试验装置57-58
• 4.1.2 试验过程及结果分析58-60
• 4.2 喷水推进泵性能试验60-65
• 4.2.1 试验装置和测量器材60-62
• 4.2.2 试验方法及内容62
• 4.2.3 数据处理及试验结果分析62-65
• 4.3 CFD仿真结果与试验结果对比分析65-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 微型喷水推进泵变转速数值模拟与试验研究68-81
• 5.1 变转速内部流场数值模拟68-75
• 5.1.1 计算工况68
• 5.1.2 数值计算结果及分析68-75
• 5.2 变转速性能试验75-80
• 5.2.1 变转速对喷水推进泵水力性能的影响分析75-78
• 5.2.2 变转速数值模拟结果与试验结果对比分析78-80
• 5.3 本章小结80-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 6.1 总结81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-87
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 沙毅;宋德玉;段福斌;喻彩丽;曹淼龙;;轴流泵变转速性能试验及内部流场数值计算[J];机械工程学报;2012年06期

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3 曹玉良;王永生;靳栓宝;;浸没式喷水推进泵设计及装船后性能预报[J];西安交通大学学报;2014年05期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 丁江明;;船舶喷水推进技术国内外研究与应用现状[A];2013年船舶水动力学学术会议论文集[C];2013年

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本文编号：975619