泵喷推进器激振力特性数值分析

发布时间：2020-06-21 16:00

【摘要】：泵喷推进器具有推进效率高,低噪声,不易空化的特点,可用在鱼雷、潜艇等水下航行器,并且这种推进器近年来得到研究工作者广泛关注。泵喷推进器在鱼雷尾部工作时,其周围伴流速度场时刻都在变化,流体在转子和定子叶片表面各点处压力的大小和方向均是变化的,这导致叶片表面承受周期性的变化力,使得推进器的振动和噪声增强,直接影响了鱼雷的结构安全以及隐蔽性,因此对于泵喷推进器激振力的预报研究是一项非常重要且难度较高的工作。随着计算机性能的提高,CFD(Computational Fluid Dynamics)方法受到普遍应用。本文采用FLUENT商用软件,对鱼雷尾部泵喷推进器激振力进行数值预报,主要研究结果如下:通过MRF(Multiple Reference Frame)方法对泵喷推进器的水动力性能进行计算,结果表明CFD方法能够较为准确地预报泵喷推进器的水动力性能,并能够清晰地显示流场的压力和速度分布情况,以及转子和定子叶面表面压力分布情况。通过滑移网格方法对泵喷推进器进行非定常计算,发现泵喷推进器的侧向力和侧向弯矩为非定常轴承力的主要影响因素。通过对不同转速下的泵喷推进器激振力进行了数值计算,获得转速对轴承力六个脉动分量脉动峰值大小的影响规律。最后分析了同一工况下泵喷推进器流场中不同监测点处的脉动压力分布以及不同转速对监测点脉动压力峰值的影响。对无泵雷体进行数值模拟,得到来流速度为45kn~60kn时鱼雷的阻力变化。通过对泵喷推进器与鱼雷组合体的数值模拟,得出不同转速下泵喷推进器水动力参数的变化,以及泵喷推进器对鱼雷尾部流场的影响规律。对不同转速下雷体阻力与泵喷推进器推力进行计算,得出雷体的自航点工况下的泵喷推进器推力和转速等自航因子。最后计算鱼雷自航点工况下泵喷推进器的非定常轴承力和脉动压力的分布情况,获得不同水深下激振力的变化规律。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ630.32
【图文】：

示意图,泵喷,推进器,对转桨

哈尔滨工程大学硕士学位论文器的研究现状进行总结。近年来，后置定子式泵喷推进器在鱼雷上的应用越来越受到重视，在很多地方代了传统的对转螺旋桨，称为鱼雷高速推进器。这两种典型的鱼雷推进器如：对转桨的叶片系统相对简单，两个普通螺旋桨并列在一起，但是因为需要两反转，其轴系相对更复杂；而泵喷推进器则恰好相反，其叶片系统复杂，但是简单。

鱼雷,泵喷,推进器

3图 1.2 MK50 鱼雷图 1.2 是美国 MK50 轻型鱼雷的泵喷推进器，这种推进器是后置定子的泵喷推进器。可以看到，由 11 个转子叶片和 13 个定子组成了一个复杂的叶片结构。在后置定子泵喷推进器的实验上，Ch.Suyanarayana,B.Satyanarayan[6]等人针对水下航行器的性能做了试验研究。他们用实验的方法验证了后置定子泵喷推进器的一些优点。他们的方法首先为后置定子泵喷推进器的实验研究提供了一些借鉴，其次实验结果表明后置定子能够吸收转子的旋转能，减少尾流中的径向分量，从而提高了推进器的效率。Ch.Suryanarayana，B.Satyanyanarayan[7]等人又在水洞中做了后置定子泵喷推进器的空泡性能实验。实验结果表明，空泡发生在高进速、低转速时的转子叶片正面叶梢一部分区域内

【参考文献】