鱼雷泵喷推进器设计及水动力性能预报方法研究
发布时间：2020-12-13 20:29
为增强鱼雷的作战能力,各国纷纷装配了新型推进装置——泵喷推进器,该推进器不仅能够有效地降低推进器的辐射噪声,而且能够保持极高的推进效率,使鱼雷的续航能力、快速性和隐身性得到明显提升。泵喷推进器的高效、低噪的特点是由其独特的结构所致,定转子的有效配合可以极大增强推进器的做功效率,导管则起到了噪声屏蔽作用。为了深入地探究泵喷的工作原理、水动力特性以及设计方法等,本文基于螺旋桨的升力线/升力面设计原理、面元法以及CFD方法,开展了泵喷推进器的水动力性能预报、流体仿真、雷泵一体的水动力预报方法、泵喷叶片设计方法、导管优化设计方法,以及在雷尾环境下的泵喷实效伴流设计方法等研究工作,具体如下:1.采用用面元法建立了定常水动力干扰模型,将泵喷分为转子-桨毂和定子-导管两个系统,系统间的干扰通过诱导速度进行考虑。针对鱼雷泵喷定转子的几何外形,提出了基于圆台面的叶片网格划分方法。将该数值模型用于前置定子泵喷推进器的水动力数值预报,并与试验结果进行了对比。结果表明本文基于面元法建立的泵喷推进器数值模拟方法,可以对前置定子泵喷的水动力性能进行有效地数值计算,但后置定子泵喷的计算结果存在较大误差,原因在于没有...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１泵喷推进器实物及结构示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｏｆ?ｐｕｍｐｊｅｔ?ｐｒｏｐｕｌｓｏｒ?ａｎｄ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??１．２鱼雷推进装置发展现状??．．
??３、无论渐扩式还是渐缩式导管，其内壁面与螺旋桨之间的间隙，阻滞了叶片梢部??由压力面向吸力面的流动，使吸力面和压力面的载荷状态趋于平稳，降低了叶片的梢部??损失。??１．２．３泵喷推进器的工作原理和应用??泵喷推进器相比前两种推进器，具有推进效率高、辐射噪声低、临界航速高以及轴??系简单等优点，对应的缺点是叶片系统较为复杂、重量较大。本节主要从几何结构和工??作原理角度探究栗喷推进器的特点，并对泵喷推进器的工程应用、水动力研宄现状及设??计理论研宄现状进行阐述和分析。??１．２．３．１几何结构和工作原理??泵喷推进器由轴对称环形导管、转子和定子组成，在组成结构上，与带定子的导管??桨较为相近，如图１．３所示。??导管??
、顶式叶片结构，与采用梢部卸载设计的常规桨叶片相比，平顶式叶片具剖面的弦长沿径向的变化相对较小、径向载荷分布更为均匀、梢部同样为（因此空化的临界航速更高，但在导管内壁面的作用下会产生较强烈的梢子为一组与来流方向呈一定夹角的固定叶轮，根据定子的轴向安装位置前置定子式泵喷和后置定子式泵喷两种。当定子置于转子上游时，主要是流和预旋，当置于转子下游时，可回收转子尾流的周向旋转速度。??的高效、低噪不仅与导管的增压和声屏蔽相关，还与所处的迟滞进流有由载体尾部的边界层、尾部线型的收缩以及泵喷盘面的阻滞共同作用而比要明显大于常规螺旋桨，如图１．３（ａ）所示，雷尾的边界层正好处于泵功区域，而对于常规桨来说，边界层的影响要小很多。同时，泵喷叶片的倾斜导管也会对来流产生阻滞作用，从而使泵喷入口盘面处的平均进流降低。这代表，如果设计合理，泵喷的出流速度几乎可以与载体的航行使得推进器在随载体的航行过程中实现减小喷射和螺旋尾迹的目的。??＾泵喷作用盘??
【参考文献】：
期刊论文
[1]泵喷水动力性能预报及导管拱度的影响分析[J]. 谷浪,王超,胡健. 哈尔滨工程大学学报. 2018(11)
[2]水下航行体泵喷推进器总体选型与设计[J]. 靳栓宝,祝昊,王东,魏应三. 哈尔滨工程大学学报. 2018(05)
[3]采用带梢隙涡模型的面元法预报泵喷水动力性能[J]. 谷浪,王超,胡健,翁凯强. 中国造船. 2017(04)
[4]不同叶顶间隙对泵喷推进器性能的影响[J]. 鹿麟,李强,高跃飞. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(08)
[5]泵喷的三维反问题设计及其与螺旋桨的敞水特性对比[J]. 张明宇,林瑞霖,王永生,刘强. 哈尔滨工程大学学报. 2017(05)
[6]泵喷推进器空化特性数值分析[J]. 施瑶,潘光,王鹏,杜晓旭. 上海交通大学学报. 2014(08)
[7]带前置定子导管桨流场数值分析及验证[J]. 毛卫. 舰船科学技术. 2014(06)
[8]前置定子导管桨非定常干扰力的理论分析与数值模拟[J]. 饶志强,李巍,杨晨俊. 船舶力学. 2014(Z1)
[9]泵喷推进器定常水动力性能数值模拟[J]. 潘光,胡斌,王鹏,杨智栋,王一云. 上海交通大学学报. 2013(06)
[10]均匀流场中螺旋桨空泡数值模拟[J]. 冯学梅,鲁传敬,吴琼,蔡荣泉. 中国造船. 2012(03)
博士论文
[1]水下航行器泵喷推进器设计方法研究[D]. 刘业宝.哈尔滨工程大学 2013
[2]基于面元法理论的船用螺旋桨设计方法研究[D]. 蔡昊鹏.哈尔滨工程大学 2011
[3]吊舱推进器推进及空泡性能的数值模拟[D]. 解学参.哈尔滨工程大学 2009
[4]非均匀流场中螺旋桨性能预报和理论设计研究[D]. 谭廷寿.武汉理工大学 2003
本文编号：2915135
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１泵喷推进器实物及结构示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｏｆ?ｐｕｍｐｊｅｔ?ｐｒｏｐｕｌｓｏｒ?ａｎｄ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??１．２鱼雷推进装置发展现状??．．
??３、无论渐扩式还是渐缩式导管，其内壁面与螺旋桨之间的间隙，阻滞了叶片梢部??由压力面向吸力面的流动，使吸力面和压力面的载荷状态趋于平稳，降低了叶片的梢部??损失。??１．２．３泵喷推进器的工作原理和应用??泵喷推进器相比前两种推进器，具有推进效率高、辐射噪声低、临界航速高以及轴??系简单等优点，对应的缺点是叶片系统较为复杂、重量较大。本节主要从几何结构和工??作原理角度探究栗喷推进器的特点，并对泵喷推进器的工程应用、水动力研宄现状及设??计理论研宄现状进行阐述和分析。??１．２．３．１几何结构和工作原理??泵喷推进器由轴对称环形导管、转子和定子组成，在组成结构上，与带定子的导管??桨较为相近，如图１．３所示。??导管??
、顶式叶片结构，与采用梢部卸载设计的常规桨叶片相比，平顶式叶片具剖面的弦长沿径向的变化相对较小、径向载荷分布更为均匀、梢部同样为（因此空化的临界航速更高，但在导管内壁面的作用下会产生较强烈的梢子为一组与来流方向呈一定夹角的固定叶轮，根据定子的轴向安装位置前置定子式泵喷和后置定子式泵喷两种。当定子置于转子上游时，主要是流和预旋，当置于转子下游时，可回收转子尾流的周向旋转速度。??的高效、低噪不仅与导管的增压和声屏蔽相关，还与所处的迟滞进流有由载体尾部的边界层、尾部线型的收缩以及泵喷盘面的阻滞共同作用而比要明显大于常规螺旋桨，如图１．３（ａ）所示，雷尾的边界层正好处于泵功区域，而对于常规桨来说，边界层的影响要小很多。同时，泵喷叶片的倾斜导管也会对来流产生阻滞作用，从而使泵喷入口盘面处的平均进流降低。这代表，如果设计合理，泵喷的出流速度几乎可以与载体的航行使得推进器在随载体的航行过程中实现减小喷射和螺旋尾迹的目的。??＾泵喷作用盘??
【参考文献】：
期刊论文
[1]泵喷水动力性能预报及导管拱度的影响分析[J]. 谷浪,王超,胡健. 哈尔滨工程大学学报. 2018(11)
[2]水下航行体泵喷推进器总体选型与设计[J]. 靳栓宝,祝昊,王东,魏应三. 哈尔滨工程大学学报. 2018(05)
[3]采用带梢隙涡模型的面元法预报泵喷水动力性能[J]. 谷浪,王超,胡健,翁凯强. 中国造船. 2017(04)
[4]不同叶顶间隙对泵喷推进器性能的影响[J]. 鹿麟,李强,高跃飞. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(08)
[5]泵喷的三维反问题设计及其与螺旋桨的敞水特性对比[J]. 张明宇,林瑞霖,王永生,刘强. 哈尔滨工程大学学报. 2017(05)
[6]泵喷推进器空化特性数值分析[J]. 施瑶,潘光,王鹏,杜晓旭. 上海交通大学学报. 2014(08)
[7]带前置定子导管桨流场数值分析及验证[J]. 毛卫. 舰船科学技术. 2014(06)
[8]前置定子导管桨非定常干扰力的理论分析与数值模拟[J]. 饶志强,李巍,杨晨俊. 船舶力学. 2014(Z1)
[9]泵喷推进器定常水动力性能数值模拟[J]. 潘光,胡斌,王鹏,杨智栋,王一云. 上海交通大学学报. 2013(06)
[10]均匀流场中螺旋桨空泡数值模拟[J]. 冯学梅,鲁传敬,吴琼,蔡荣泉. 中国造船. 2012(03)
博士论文
[1]水下航行器泵喷推进器设计方法研究[D]. 刘业宝.哈尔滨工程大学 2013
[2]基于面元法理论的船用螺旋桨设计方法研究[D]. 蔡昊鹏.哈尔滨工程大学 2011
[3]吊舱推进器推进及空泡性能的数值模拟[D]. 解学参.哈尔滨工程大学 2009
[4]非均匀流场中螺旋桨性能预报和理论设计研究[D]. 谭廷寿.武汉理工大学 2003
本文编号：2915135
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/2915135.html
