由于人類對于海洋資源的需求,各國開始進行海洋探索,水下機器人應用的越來越廣泛,作為水下機器人動力裝置的水下推進器也發(fā)展迅速,水下推進器的軸端密封方法和螺旋槳設計方法是水下推進器研究的核心部分,密封方法主要分為密封圈密封和機械密封等幾種常規(guī)密封方式,近些年一些研究人員把永磁耦合器應用在了水下推進器上。磁耦合推進器有密封可靠、工作年限長等優(yōu)點,本文對磁耦合推進器的關鍵部分進行了理論研究和實驗分析,主要研究了螺旋槳的理論設計和永磁耦合器的性能分析。具體內(nèi)容如下:首先概述了課題的研究背景、螺旋槳和永磁耦合器國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,介紹螺旋槳和永磁耦合器的基本理論知識,為研究接下來的內(nèi)容做鋪墊;然后介紹磁耦合推進器的整體結構,基于圖譜法對螺旋進行理論設計,初步確定螺旋槳的結構參數(shù)。對永磁耦合器進行結構設計,確定永磁耦合器的參數(shù)。其次基于MRF模型對螺旋槳盤面進行壓力分析,對螺旋槳盤面進行形狀優(yōu)化,來提高空泡性能,并且分別分析螺距比和盤面比對螺旋槳性能的影響,優(yōu)化螺距比和盤面比;然后分析導管與螺旋槳外緣間隙、導管的收縮系數(shù)和擴張系數(shù)對導管螺旋槳推進性能的影響,選擇合適的導管參數(shù)。對理論設計的永磁耦合器進... 

【文章來源】：東北石油大學黑龍江省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
創(chuàng)新點摘要
第一章 緒論
    1.1 課題研究的目的和意義
    1.2 水下推進器發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 螺旋槳理論研究進展
        1.3.1 動量理論和葉元體理論
        1.3.2 升力線理論
        1.3.3 升力面理論
        1.3.4 螺旋槳面元法
        1.3.5 螺旋槳圖譜設計
        1.3.6 粘性流體動力學法
    1.4 導管的理論研究進展
    1.5 永磁耦合器理論研究進展
        1.5.1 永磁材料發(fā)展現(xiàn)狀
        1.5.2 國內(nèi)永磁耦合器研究現(xiàn)狀
        1.5.3 磁力耦合器在水下應用研究
    1.6 論文主要的研究工作
第二章 磁耦合推進器結構設計
    2.1 引言
    2.2 磁耦合推進器設計原理
    2.3 螺旋槳的初步設計
    2.4 導管的初步設計
    2.5 永磁耦合器理論設計
        2.5.1 永磁耦合器轉矩確定
        2.5.2 永磁耦合器類型確定
        2.5.3 永磁耦合器結構設計
    2.6 磁耦合推進器結構
    2.7 本章小結
第三章 導管螺旋槳三維仿真分析
    3.1 引言
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 連續(xù)性方程
        3.1.3 動量守恒方程
        3.1.4 湍流模型
    3.2 螺旋槳數(shù)值模擬參數(shù)設置
        3.2.1 多重參考系模型
        3.2.2 建立計算域
        3.2.3 網(wǎng)格劃分
        3.2.4 求解參數(shù)設置
    3.3 螺旋槳數(shù)值模擬分析
        3.3.1 螺旋槳空泡性能分析
        3.3.2 螺旋槳盤面形狀優(yōu)化
        3.3.3 改型后螺距比影響分析
        3.3.4 盤面比影響分析
    3.4 導管參數(shù)分析
        3.4.1 導管螺旋槳推力原理分析
        3.4.2 導管收縮系數(shù)對螺旋推進性能的影響分析
        3.4.3 導管擴張系數(shù)對螺旋推進性能的影響分析
        3.4.4 葉梢間隙對推進性能的影響分析
    3.5 本章小結
第四章 永磁耦合器仿真分析研究
    4.1 引言
    4.2 三維有限元磁場計算模型
    4.3 永磁耦合器不同參數(shù)仿真分析
        4.3.1 仿真求解過程
        4.3.2 磁體厚度對轉矩影響
        4.3.3 磁體長度對轉矩影響
        4.3.4 磁體極數(shù)對轉矩的影響
        4.3.5 磁體間隙對轉矩的影響
        4.3.6 轉速對渦流損耗影響
        4.3.7 隔離套厚度對渦流損耗影響
    4.4 本章小結
第五章 磁耦合推進器試驗分析
    5.1 磁耦合傳動裝置的特性試驗與分析
        5.1.1 磁耦合傳動靜態(tài)性能測試原理及試驗方法
        5.1.2 靜態(tài)特性試驗過程和測試結果
        5.1.3 十極永磁耦合器全周期特性試驗
    5.2 磁耦合推進器推進試驗
        5.2.1 試驗模型參數(shù)確定
        5.2.2 搭建試驗臺
        5.2.3 試驗結果分析
    5.3 本章小結
結論
參考文獻
研究成果目錄
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]船舶操縱運動CFD數(shù)值模擬研究進展[J]. 王建華,萬德成.  哈爾濱工程大學學報. 2018(05)
[2]CFD方法預報螺旋槳敞水性能及CFD方法不確定度分析[J]. 楊雨瀟.  艦船科學技術. 2017(20)
[3]用磁荷觀點解釋單極感應現(xiàn)象[J]. 趙強,劉萍.  物理與工程. 2017(05)
[4]表面槳推進系統(tǒng)發(fā)展與應用[J]. 劉佳.  中國水運(下半月). 2017(07)
[5]導管螺旋槳設計及應用分析[J]. 李云,陳倩清,董明海,徐應芬.  浙江國際海運職業(yè)技術學院學報. 2016(04)
[6]船用槳后固定組合葉輪節(jié)能效果研究[J]. 羊慧,吳靜萍.  船舶. 2015(03)
[7]基于磁力耦合器的載人潛水器電力推進裝置研究[J]. 倪天,馬嶺,許可.  海洋工程. 2015 (01)
[8]水下磁耦合器隔離套渦流損耗及系統(tǒng)傳動效率分析[J]. 于雅莉,趙博.  電工技術學報. 2014(S1)
[9]無泄漏的磁力傳動真空動密封[J]. 王德喜,謝元華,趙克中,徐成海.  真空. 2014(01)
[10]海洋機器人30年[J]. 封錫盛,李一平.  科學通報. 2013(S2)

博士論文
[1]永磁體間的磁力和磁力矩研究[D]. 歷建剛.吉林大學 2015
[2]螺旋槳水動力性能、空泡及噪聲性能的數(shù)值預報研究[D]. 王超.哈爾濱工程大學 2010

碩士論文
[1]艦船水下噪聲預報與優(yōu)化設計[D]. 劉致豪.哈爾濱工程大學 2017
[2]基于CFD的AUV螺旋槳設計[D]. 于夢玨.大連海事大學 2015
[3]復合材料螺旋槳流固耦合分析研究[D]. 王丹.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[4]船舶螺旋槳理論設計及性能預報方法研究[D]. 侯奕.華中科技大學 2014
[5]基于EEDI的49000DWT散貨船主機功率及螺旋槳的研究[D]. 杜文芒.浙江大學 2014
[6]船舶螺旋槳敞水性能CFD模擬[D]. 付頤鑫.大連海事大學 2012
[7]超小型水下機器人對轉集成電機推進器研究[D]. 張曉飛.華南理工大學 2012



本文編號：3046638