【摘要】： 噴水推進是一種特殊的推進方式,已經被廣泛的應用在高性能艦船上。噴水推進泵作為噴水推進系統(tǒng)的主體,與普通水泵相比,在過流能力、泵效率、抗汽蝕性能及結構等方面都有更高的要求。因此,設計出大流量、高效率及抗汽蝕性能好的噴水推進泵是目前迫切需要解決的問題。 本文基于兩類相對流面理論,在給定泵軸面流道形狀的基礎上、以速度矩分布和葉片厚度分布為已知條件,應用奇點分布法對噴水推進泵進行準三維反問題優(yōu)化設計,并通過Fortran語言編程來實現這一過程。 完成對噴水推進泵的三維建模,并應用計算流體軟件Fluent對其進行內部流場數值模擬計算。根據計算結果預估泵的揚程、效率、軸功率等外特性,并通過分析泵內部壓力分布、速度矢量分布等掌握泵內流動情況,預測易汽蝕區(qū)域。 本文在反問題設計過程中,對葉片的設計嘗試了多種方案,包括改變沿軸面流線的速度矩分布方式、葉片進口液流角、葉片厚度最大位置等。通過數值模擬計算,分析這些方案的優(yōu)劣,最終確定出滿足設計要求的葉型。結果表明:(1)控制葉片的速度矩分布,能有效控制葉片的負荷分布,從而在一定程度上保證泵的抗汽蝕性能。(2)葉片進口液流角的不同對泵的性能影響很大,根據設計工況點,選擇合適的液流角,在保證效率的同時可有好的抗汽蝕性。(3)通過計算可知,葉片最大厚度位置的不同對于泵的抗汽蝕性有一定的影響。將最大厚度位置適量后移,有利于提高泵的抗汽蝕性能。(4)葉片進口邊位置的不同對泵的結構及性能也有很大的改變。不同方案的對比計算為泵的改進設計提供了有力的依據。 最后,根據前面的計算分析確定泵的最終設計方案,提高轉速,并通過流場計算預測泵的性能。
【圖文】：

7圖 1.1 液體進入泵后的能量變化量：泵的吸入口并不是泵內壓強最低的部位圖 1.1 所示：由圖可以看出，，泵內壓強最低作面進口邊緣的K 處。這主要是因為：①從面積一般是收縮的，所以在流量一定的情況因而壓強相應地降低。②當液流流入葉輪流轉彎而使流速加大，這在葉片非工作面K 點壓強kp 急驟降低。③以上的流速大小、方向布不均勻，消耗掉部分壓能，使液體壓強降汽化壓強vp 時，才能防止泵內汽蝕的發(fā)生內壓強最低點的總壓降稱為必需汽蝕余量，

21圖2.1 網格劃分流程2.3.2.2 速度矩分布（一）葉片設計問題的提法關于葉片的反問題設計，即求解葉片幾何形狀，目前的幾種提法[66][67][68]：（1）給定葉片表面的速度(或壓力)分布；
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH311

【參考文獻】

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本文編號：2635876