【摘要】：螺旋混流式推進(jìn)泵兼具螺旋離心泵和混流式噴水推進(jìn)泵的特點(diǎn),應(yīng)用于潛航器可滿足潛航器高速航行時(shí)對推進(jìn)效率、空化性能及低航行噪聲的要求。為了提高推進(jìn)泵的性能,本文以某螺旋混流式推進(jìn)泵為對象,通過數(shù)值模擬方法分析導(dǎo)葉長短葉片及噴管幾何參數(shù)對推進(jìn)泵特性的影響,并借鑒單純形法思想,得到效率最高時(shí)的導(dǎo)葉及噴管組合方式。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:1.導(dǎo)葉長短葉片對推進(jìn)泵特性的影響針對推進(jìn)泵導(dǎo)葉水力損失較大的問題,選取三種導(dǎo)葉布置方案,對比推進(jìn)泵外特性、推力、內(nèi)流及導(dǎo)葉內(nèi)壓力脈動(dòng)規(guī)律。短葉片布置在導(dǎo)葉進(jìn)口時(shí),能夠降低導(dǎo)葉流道內(nèi)的壓力脈動(dòng),模型泵效率最高。短葉片布置在導(dǎo)葉出口時(shí),會使模型泵的高效點(diǎn)向設(shè)計(jì)工況偏移,高效區(qū)變窄,葉輪出口至導(dǎo)葉進(jìn)口區(qū)域的流動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象加劇。導(dǎo)葉流道內(nèi)各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的壓力脈動(dòng)呈周期性變化,壓力脈動(dòng)的主頻為葉頻,沿導(dǎo)葉流道,壓力脈動(dòng)幅值逐漸降低,且隨流量的增大而減小。2.噴管型線對推進(jìn)泵特性的影響采用短葉片布置在進(jìn)口的導(dǎo)葉方案,分別選取零曲率、負(fù)曲率及正曲率型線的三種漸縮型噴管,對比分析推進(jìn)泵的外特性、推力及流場結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,設(shè)計(jì)工況下,采用負(fù)曲率噴管能夠提高模型泵效率,但會削弱模型泵的空化性能;非設(shè)計(jì)工況下,零曲率噴管推進(jìn)泵效率較高;采用正、負(fù)曲率噴管會使模型泵的高效點(diǎn)向小流量工況偏移。3.零曲率噴管收縮系數(shù)對推進(jìn)泵特性的影響選用零曲率噴管,定義了無量綱參數(shù)噴管收縮系數(shù),分別研究了控制收縮系數(shù)的因素對模型泵外特性、推力及內(nèi)部流動(dòng)的影響。結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)一步選取各因素的水平,通過全局尋優(yōu)確定了最佳噴管收縮系數(shù)及噴管幾何參數(shù)的匹配方案。并選取三個(gè)代表性的收縮系數(shù),分析不同工況下收縮系數(shù)對推進(jìn)泵性能的影響。結(jié)果表明:收縮系數(shù)對模型泵設(shè)計(jì)工況及大流量工況的影響比較大;對噴管內(nèi)流動(dòng)影響較大,對葉輪出口至導(dǎo)葉進(jìn)口的過渡段及導(dǎo)葉內(nèi)流動(dòng)影響不大,較大的收縮系數(shù)有助于小流量工況下噴管增速能力的提升。噴管的最佳收縮系數(shù)為0.406。綜上分析,采用短葉片布置在導(dǎo)葉進(jìn)口的導(dǎo)葉、零曲率型線噴管,且噴管收縮系數(shù)為0.406時(shí),推進(jìn)泵內(nèi)水力損失最小,效率最高可達(dá)77.23%。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U664.34

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本文編號：2667538