泵噴推進(jìn)器作為一種研究起步相對(duì)較晚的推進(jìn)器,主要運(yùn)用于軍事領(lǐng)域,因其隱蔽性以及優(yōu)良性能逐漸受到研究者的關(guān)注。隨著近幾年軍轉(zhuǎn)民的推進(jìn),泵噴也開始運(yùn)用在中小型水下航行體上。但出于保密性和復(fù)雜性,國(guó)內(nèi)外關(guān)于此的文獻(xiàn)很少,所以對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)理論、性能方面研究有利于民用中小型水下航行體的發(fā)展。本文是在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“葉片泵多目標(biāo)水力設(shè)計(jì)方法及氣液兩相增壓輸送關(guān)鍵技術(shù)”（2018YFB0606103）的資助下,利用正問(wèn)題設(shè)計(jì)和反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法分別對(duì)泵噴推進(jìn)器進(jìn)行了設(shè)計(jì),分別從設(shè)計(jì)方法基本原理、設(shè)計(jì)流程、數(shù)值模擬計(jì)算以及優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面展開,進(jìn)行了對(duì)比分析,獲得了更適合中小型航行體的泵噴推進(jìn)器設(shè)計(jì)方法,本文主要研究?jī)?nèi)容及成果如下所示:1.闡述了泵噴研究的背景及意義,并從正問(wèn)題設(shè)計(jì)和三維反問(wèn)題設(shè)計(jì)兩個(gè)方面總結(jié)歸納了相關(guān)設(shè)計(jì)理論及其水動(dòng)力性能研究的發(fā)展與國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。2.從正問(wèn)題設(shè)計(jì)角度,首先推導(dǎo)出了升力法與升力線法的相關(guān)基本方程,構(gòu)建了轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)流程,并對(duì)定子和導(dǎo)管也進(jìn)行了設(shè)計(jì),根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)要求,獲得了兩種方法得到的泵噴相關(guān)參數(shù)與模型。3.對(duì)這兩種模型進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的劃分以及網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析,驗(yàn)證了數(shù)值模... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：133 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

泵噴推進(jìn)器三維模型示意圖

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文31.2設(shè)計(jì)理論研究現(xiàn)狀1.2.1正問(wèn)題設(shè)計(jì)對(duì)泵噴推進(jìn)器葉片設(shè)計(jì)主要由正問(wèn)題設(shè)計(jì)與反問(wèn)題設(shè)計(jì)兩種思路，其中正問(wèn)題設(shè)計(jì)是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，基本原理就是根據(jù)設(shè)計(jì)要求來(lái)進(jìn)行葉片的設(shè)計(jì)，在已知來(lái)流條件，計(jì)算得到初始葉片后進(jìn)行CFD數(shù)值模擬或者實(shí)驗(yàn)，獲得壓力等結(jié)果參數(shù)以及水動(dòng)力性能參數(shù)，對(duì)此進(jìn)行分析后通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)造型的改進(jìn)或者優(yōu)化得到最終模型，滿足設(shè)計(jì)需要，設(shè)計(jì)流程如圖1.2所示。圖1.2正問(wèn)題設(shè)計(jì)流程Fig.1.2Theflowofdirectmethod此類設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)主要在于初始的設(shè)計(jì)方法以及葉片的優(yōu)化方法，對(duì)泵噴推進(jìn)器來(lái)說(shuō)，由于其在軍事應(yīng)用領(lǐng)域和水下探測(cè)等領(lǐng)域的敏感性，以及國(guó)外對(duì)推進(jìn)技術(shù)的封鎖，關(guān)于泵噴推進(jìn)器的技術(shù)及理論方面的可查文獻(xiàn)很少，但國(guó)內(nèi)關(guān)于傳統(tǒng)推進(jìn)器及軸流泵設(shè)計(jì)的研究已較為成熟，可以作為泵噴推進(jìn)器設(shè)計(jì)的理論基矗泵噴推進(jìn)器設(shè)計(jì)初始來(lái)源于帶定子的導(dǎo)管槳的研究，相關(guān)研究主要以導(dǎo)管槳（帶定子式）的研究及AD報(bào)告（ASTIADocument）為參照。此理論研究最早可以追溯到1963年，McCokmick等[10]通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析出泵噴推進(jìn)器無(wú)論是在效率、噪聲，還是抗空泡性能方面，都比傳統(tǒng)推進(jìn)器有明顯優(yōu)勢(shì)。在1964年的AD報(bào)告中，Henderson等[11]指出泵噴推進(jìn)器具有良好的抗空泡性能，同時(shí)對(duì)軸流泵一維理論進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)以滿足需要，并考慮了導(dǎo)管等設(shè)計(jì)問(wèn)題。美國(guó)

水下泵噴推進(jìn)器設(shè)計(jì)方法與數(shù)值優(yōu)化研究6圖1.3反問(wèn)題設(shè)計(jì)流程Fig.1.3Theflowofinversemethod國(guó)內(nèi)外研究人員把反問(wèn)題設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路運(yùn)用在了泵等旋轉(zhuǎn)機(jī)械上，例如，Zangeneh等[31,32]先后用三維反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法對(duì)混流泵和離心泵進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，采用CFD數(shù)值模擬手段進(jìn)行分析并與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法對(duì)比，其研究目的就是對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改進(jìn)以及模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。并且他么又提出一種結(jié)合反問(wèn)題設(shè)計(jì)與遺傳算法的方案，對(duì)混流泵進(jìn)行其空化性能的優(yōu)化[33]。VanRooij[34]將原有反問(wèn)題設(shè)計(jì)計(jì)算中的滲透邊界條件改變?yōu)闊o(wú)滑移邊界條件，在一定程度上克服了對(duì)原有特定的求解器的依賴，為之后反問(wèn)題設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用夯實(shí)了基矗除此之外，反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法在壓氣機(jī)設(shè)計(jì)上研究運(yùn)用較多，其中以Milshin等[35]為代表的CIAM機(jī)構(gòu)、以VandenBraembussche等[36]為代表的馮卡門流體力學(xué)研究所以及康考迪亞大學(xué)的Ghaly等[37]在此方面都有著積極的影響，并且得到相應(yīng)較多的成果。在國(guó)內(nèi)，也有研究者利用此方法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計(jì)，在與泵噴推進(jìn)器結(jié)構(gòu)類似的軸流泵設(shè)計(jì)中有不少的應(yīng)用。1995年林汝長(zhǎng)[38]就已經(jīng)研究了全三維反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法及相關(guān)計(jì)算模型，羅興琦等[39]針對(duì)軸流泵采用此方法進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)以及利用有限元方法進(jìn)行軸流泵的數(shù)值計(jì)算[40]。其他相關(guān)設(shè)備也有反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，清華大學(xué)的樊紅剛等[41]則提出一種新的全三維反設(shè)計(jì)方法，由多個(gè)二維反問(wèn)題設(shè)計(jì)計(jì)算得出新的三維葉片。南京航空航天大學(xué)的陳杰[42]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)了影響設(shè)計(jì)出的模型伴流場(chǎng)流動(dòng)狀態(tài)的因素，通過(guò)改變軸面投影圖及葉片負(fù)載，增強(qiáng)葉片性能。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的楊魏[43]等人則利用模擬退火算法進(jìn)行了葉片設(shè)計(jì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]跨聲速微型斜流壓氣機(jī)設(shè)計(jì)方法研究[D]. 陳杰.南京航空航天大學(xué) 2010

碩士論文
[1]軸流泵的葉片優(yōu)化及內(nèi)部流動(dòng)特性研究[D]. 夏水晶.江蘇大學(xué) 2016
[2]基于粒子群算法的汽輪機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 李飛.華北電力大學(xué) 2015
[3]導(dǎo)管螺旋槳水動(dòng)力分析與優(yōu)化研究[D]. 朱俊飛.武漢理工大學(xué) 2013
[4]泵噴推進(jìn)器水動(dòng)力性能數(shù)值模擬[D]. 饒志強(qiáng).上海交通大學(xué) 2012
[5]深海無(wú)人潛器高效推進(jìn)器的設(shè)計(jì)研究[D]. 王同蘇.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[6]軸流泵葉輪的自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 謝德正.揚(yáng)州大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3348604