本文關(guān)鍵詞：集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器設(shè)計(jì)及在水下機(jī)器人上的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水下航行器的推進(jìn)系統(tǒng)有熱動力裝置和電動力兩大類。與熱動力推進(jìn)系統(tǒng)相比，，電動力推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)勢明顯。在電動力的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了集成電機(jī)推進(jìn)器，減小了推進(jìn)器的體積。水下航行器推進(jìn)方式主要有三種，對轉(zhuǎn)槳、導(dǎo)管槳以及噴水推進(jìn)器。噴水推進(jìn)方式具有效率高，抗空泡能力強(qiáng)、操縱性和動力定位性能好、工作平穩(wěn)噪聲低的優(yōu)點(diǎn)。集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，是一種新型的水下航行器推進(jìn)方式。集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器已經(jīng)有了一定的研究基礎(chǔ)，大部分主要研究其在魚雷以及潛艇上的運(yùn)用，一般情況下研究的是大功率的推進(jìn)器。水下機(jī)器人常用的推進(jìn)方式有：電機(jī)推進(jìn)器、液壓推進(jìn)器、噴水推進(jìn)器、仿生推進(jìn)器等。采用螺旋槳推進(jìn)的電機(jī)推進(jìn)器有體積大、易空泡等缺點(diǎn)，仿生推進(jìn)器具有成本高等缺點(diǎn)。 本文將針對集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器應(yīng)用于水下機(jī)器人進(jìn)行研究，即設(shè)計(jì)小功率的集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器推進(jìn)水下機(jī)器人，以減小機(jī)器人的推進(jìn)裝置的體積，提高可操縱度，提高航速，降低噪聲。 本文首先討論水下航行器阻力計(jì)算方法，繪出超小型ROV阻力曲線；在研究傳統(tǒng)噴水推進(jìn)功率匹配的基礎(chǔ)上對集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器和水下機(jī)器人進(jìn)行功率匹配方法進(jìn)行研究，并以ROV為例，計(jì)算給出匹配點(diǎn)的參數(shù)。其次，本文對整個(gè)小型的集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器的機(jī)械部分和電氣部分設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，根據(jù)計(jì)算得到的匹配的參數(shù)，以ROV為被推進(jìn)航行體，設(shè)計(jì)集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器，其中利用軸流泵設(shè)計(jì)理論中的升力法設(shè)計(jì)推進(jìn)葉輪，利用流線法設(shè)計(jì)導(dǎo)葉，利用解析法對集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器的電氣部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上盡力配合推進(jìn)器葉輪、導(dǎo)葉以及電機(jī)定子的原則和前提下，設(shè)計(jì)推進(jìn)器其他機(jī)械部件，完成整個(gè)推進(jìn)器的設(shè)計(jì)。再次，本文對推進(jìn)器的三維建模方法進(jìn)行了研究，針對葉輪和導(dǎo)葉型值點(diǎn)分散，建模工作量大的情況，研究葉輪機(jī)械投影建模的方法以減小建模的工作量，最終建立整個(gè)集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器三維模型。最后，對文章中已設(shè)計(jì)好的推進(jìn)器利用CFD的方法進(jìn)行數(shù)值模擬，得出推進(jìn)器推進(jìn)泵的揚(yáng)程特性，效率特性以及功率特性曲線，并對推進(jìn)器內(nèi)的壓力和速度場進(jìn)行分析，數(shù)值模擬結(jié)果與設(shè)計(jì)推進(jìn)器的預(yù)期相符。
【關(guān)鍵詞】：集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器 功率匹配 設(shè)計(jì) 建模 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：U664.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器發(fā)展概述11-14
• 1.1.1 集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器結(jié)構(gòu)簡介11-12
• 1.1.2 集成電機(jī)推進(jìn)器的發(fā)展?fàn)顩r及優(yōu)點(diǎn)12-13
• 1.1.3 泵噴推進(jìn)器的發(fā)展?fàn)顩r及優(yōu)點(diǎn)13-14
• 1.2 水下機(jī)器人推進(jìn)方式概述14-16
• 1.2.1 水下機(jī)器人簡介14-15
• 1.2.2 水下機(jī)器人推進(jìn)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本課題的研究目的和意義16-17
• 1.4 本論文的主要內(nèi)容17-19
• 第二章 集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器與水下機(jī)器人功率匹配研究19-33
• 2.1 傳統(tǒng)噴水推進(jìn)理論及效率討論19-24
• 2.1.1 推進(jìn)功率及效率討論19-21
• 2.1.2 三種噴水推進(jìn)理論及表達(dá)形式21-22
• 2.1.3 主要參數(shù)的選擇及影響22-24
• 2.2 推進(jìn)泵的分類及效率24-26
• 2.2.1 泵的主要性能參數(shù)介紹24-26
• 2.2.2 推進(jìn)泵的效率26
• 2.2.3 泵的空泡26
• 2.3 集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器與水下機(jī)器人的功率匹配26-31
• 2.3.1 水下機(jī)器人阻力計(jì)算方法27
• 2.3.2 水下機(jī)器人阻力計(jì)算實(shí)例27-29
• 2.3.3 推進(jìn)器與水下機(jī)器人的功率匹配方法29-30
• 2.3.4 功率匹配計(jì)算實(shí)例30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第三章 集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器設(shè)計(jì)與建模33-59
• 3.1 集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器設(shè)計(jì)原理33-40
• 3.1.1 總體設(shè)計(jì)方案33
• 3.1.2 葉輪設(shè)計(jì)原理33-36
• 3.1.3 導(dǎo)葉設(shè)計(jì)原理36-37
• 3.1.4 電機(jī)設(shè)計(jì)原理37-40
• 3.1.5 其他部件設(shè)計(jì)原則40
• 3.2 推進(jìn)葉輪設(shè)計(jì)40-48
• 3.2.1 葉輪葉片設(shè)計(jì)方法40-45
• 3.2.2 推進(jìn)葉輪設(shè)計(jì)實(shí)例45-48
• 3.3 導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)48-51
• 3.3.1 導(dǎo)葉葉片設(shè)計(jì)方法48-50
• 3.3.2 導(dǎo)葉設(shè)計(jì)實(shí)例50-51
• 3.4 集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器特種電機(jī)設(shè)計(jì)51-53
• 3.4.1 電機(jī)設(shè)計(jì)方案51
• 3.4.2 電機(jī)磁路計(jì)算方法51-52
• 3.4.3 推進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例52-53
• 3.5 其他機(jī)械部件的設(shè)計(jì)53-54
• 3.5.1 軸的設(shè)計(jì)53
• 3.5.2 進(jìn)水導(dǎo)管和噴管及其他附件的設(shè)計(jì)53-54
• 3.6 推進(jìn)器建模方法研究54-58
• 3.6.1 推進(jìn)器三維建模方法研究54-55
• 3.6.2 葉輪及導(dǎo)葉的建模55-57
• 3.6.3 推進(jìn)器外殼以及其他機(jī)械部件的建模及裝配57-58
• 3.7 本章小結(jié)58-59
• 第四章 集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器數(shù)值模擬59-73
• 4.1 引言59-60
• 4.2 幾何簡化模型60
• 4.3 推進(jìn)器數(shù)值模擬分析方法60-66
• 4.3.1 控制方程60-61
• 4.3.2 湍流模型61-62
• 4.3.3 離散與求解62-63
• 4.3.4 計(jì)算域選取及網(wǎng)格劃分63-65
• 4.3.5 邊界條件及求解參數(shù)設(shè)置65-66
• 4.4 計(jì)算結(jié)果及討論66-70
• 4.4.1 計(jì)算收斂情況66-67
• 4.4.2 推進(jìn)器推進(jìn)泵的外特性曲線分析67-69
• 4.4.3 推進(jìn)器內(nèi)壓力場和速度場分析69-70
• 4.5 本章小結(jié)70-73
• 結(jié)論與展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果78-79
• 致謝79-80
• 附件80

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐海軍;謝海斌;張代兵;;微小型水下機(jī)器人推進(jìn)方式的比較研究[J];兵工自動化;2009年04期

2 王濤,周連第,張鑫;軸對稱體與導(dǎo)管推進(jìn)器組合體的三維復(fù)雜流場的計(jì)算與分析[J];船舶力學(xué);2003年02期

3 孫明,林焰,紀(jì)卓尚;導(dǎo)管螺旋槳軟件設(shè)計(jì)方法[J];船舶;2000年06期

4 李錫群,王志華;電機(jī)/推進(jìn)器一體化裝置(IMP)介紹[J];船電技術(shù);2003年02期

5 封錫盛,劉永寬;自治水下機(jī)器人研究開發(fā)的現(xiàn)狀和趨勢[J];高技術(shù)通訊;1999年09期

6 蔡昊鵬;蘇玉民;;水下航行體推進(jìn)器設(shè)計(jì)方法研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2010年04期

7 桑恩方 ,龐永杰 ,卞紅雨;水下機(jī)器人技術(shù)[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2003年03期

8 彭學(xué)倫;水下機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2004年04期

9 任福君,張嵐,王殿君,孟慶鑫;水下機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀[J];佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年04期

10 劉承江;王永生;張志宏;王立祥;;噴水推進(jìn)雙級軸流泵流體動力性能CFD分析[J];計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào);2009年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 何漫麗;水下自航行器水動力學(xué)特性數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2005年

2 湯方平;噴水推進(jìn)軸流泵設(shè)計(jì)及紊流數(shù)值分析[D];上海交通大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 何東林;集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2005年

2 付強(qiáng);基于CFD技術(shù)改善低比速疏水泵汽蝕性能的研究[D];江蘇大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：集成電機(jī)泵噴推進(jìn)器設(shè)計(jì)及在水下機(jī)器人上的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：256516