發(fā)布時間：2017-03-19 20:09

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

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

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 集成電機泵噴推進器發(fā)展概述11-14
• 1.1.1 集成電機泵噴推進器結(jié)構(gòu)簡介11-12
• 1.1.2 集成電機推進器的發(fā)展狀況及優(yōu)點12-13
• 1.1.3 泵噴推進器的發(fā)展狀況及優(yōu)點13-14
• 1.2 水下機器人推進方式概述14-16
• 1.2.1 水下機器人簡介14-15
• 1.2.2 水下機器人推進系統(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 集成電機泵噴推進器與水下機器人功率匹配研究19-33
• 2.1 傳統(tǒng)噴水推進理論及效率討論19-24
• 2.1.1 推進功率及效率討論19-21
• 2.1.2 三種噴水推進理論及表達形式21-22
• 2.1.3 主要參數(shù)的選擇及影響22-24
• 2.2 推進泵的分類及效率24-26
• 2.2.1 泵的主要性能參數(shù)介紹24-26
• 2.2.2 推進泵的效率26
• 2.2.3 泵的空泡26
• 2.3 集成電機泵噴推進器與水下機器人的功率匹配26-31
• 2.3.1 水下機器人阻力計算方法27
• 2.3.2 水下機器人阻力計算實例27-29
• 2.3.3 推進器與水下機器人的功率匹配方法29-30
• 2.3.4 功率匹配計算實例30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第三章 集成電機泵噴推進器設(shè)計與建模33-59
• 3.1 集成電機泵噴推進器設(shè)計原理33-40
• 3.1.1 總體設(shè)計方案33
• 3.1.2 葉輪設(shè)計原理33-36
• 3.1.3 導葉設(shè)計原理36-37
• 3.1.4 電機設(shè)計原理37-40
• 3.1.5 其他部件設(shè)計原則40
• 3.2 推進葉輪設(shè)計40-48
• 3.2.1 葉輪葉片設(shè)計方法40-45
• 3.2.2 推進葉輪設(shè)計實例45-48
• 3.3 導葉的設(shè)計48-51
• 3.3.1 導葉葉片設(shè)計方法48-50
• 3.3.2 導葉設(shè)計實例50-51
• 3.4 集成電機泵噴推進器特種電機設(shè)計51-53
• 3.4.1 電機設(shè)計方案51
• 3.4.2 電機磁路計算方法51-52
• 3.4.3 推進電機設(shè)計實例52-53
• 3.5 其他機械部件的設(shè)計53-54
• 3.5.1 軸的設(shè)計53
• 3.5.2 進水導管和噴管及其他附件的設(shè)計53-54
• 3.6 推進器建模方法研究54-58
• 3.6.1 推進器三維建模方法研究54-55
• 3.6.2 葉輪及導葉的建模55-57
• 3.6.3 推進器外殼以及其他機械部件的建模及裝配57-58
• 3.7 本章小結(jié)58-59
• 第四章 集成電機泵噴推進器數(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 計算結(jié)果及討論66-70
• 4.4.1 計算收斂情況66-67
• 4.4.2 推進器推進泵的外特性曲線分析67-69
• 4.4.3 推進器內(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75-78
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果78-79
• 致謝79-80
• 附件80

【參考文獻】

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

本文編號：256516