【摘要】：螺旋混流泵前半段類似螺旋泵,后半段類似混流泵,在結(jié)構(gòu)上是兩種葉輪的有機(jī)融合,在旋轉(zhuǎn)工作時螺旋段有正排量特征,可以提供與螺旋槳類似的推力,后半段可以通過噴流提供推進(jìn)的反作用力,在噴水推進(jìn)領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用空間。針對其的研究涉及到推力性能、推進(jìn)效率以及空化特性等方方面面,但在噪聲領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)較少。本文以螺旋混流式噴水推進(jìn)泵作為研究對象,對單葉片、帶分流葉片及雙葉片三種設(shè)計(jì)方案下噪聲特性及噪聲分布規(guī)律進(jìn)行了分析,了解其噪聲發(fā)生規(guī)律,之后基于以上研究在全流域下分析不同葉片數(shù)螺旋混流式噴水推進(jìn)器各過流部件的噪聲規(guī)律。具體的工作如下:(1)通過水槽試驗(yàn)獲得推-阻力等數(shù)據(jù),完成螺旋混流式噴水推進(jìn)泵的水力設(shè)計(jì),建立三維模型,采用ICEM進(jìn)行計(jì)算域網(wǎng)格的劃分,應(yīng)用CFX對流場進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,通過對比多個湍流模型,選用合適的邊界條件,湍流模型和收斂條件,將流場的計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入聲場中,對計(jì)算域的聲場進(jìn)行計(jì)算,并分析其計(jì)算結(jié)果。(2)采用RNG k-ε模型對流場計(jì)算域進(jìn)行定常數(shù)值計(jì)算,分析了葉片數(shù)對螺旋混流泵性能特性的影響;以定常計(jì)算結(jié)果為初始條件,運(yùn)用DES模型進(jìn)行非定常計(jì)算,建立監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測葉輪及導(dǎo)葉表面壓力脈動在不同運(yùn)行工況下的變化規(guī)律,分析了螺旋混流泵中葉輪及導(dǎo)葉表面上壓力脈動的特征,與之后聲學(xué)計(jì)算結(jié)果建立關(guān)聯(lián)。(3)基于流場的計(jì)算結(jié)果,運(yùn)用聲學(xué)有限元的方法對不同葉片數(shù)下螺旋混流泵中各過流部件的噪聲特性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,研究了不同流量工況下各過流部件的噪聲特性及變化規(guī)律。(4)將螺旋混流泵作為動力裝置應(yīng)用于噴水推進(jìn)系統(tǒng)中,討論了三種設(shè)計(jì)方案下螺旋混流式噴水推進(jìn)泵推力性能及運(yùn)行性能的影響,之后對其進(jìn)行非定常計(jì)算,對不同運(yùn)行航速時泵噴推進(jìn)系統(tǒng)中的壓力脈動變化規(guī)律進(jìn)行分析。(5)對螺旋混流式噴水推進(jìn)器各過流部件的噪聲特性進(jìn)行分析研究,對比了不同轉(zhuǎn)速下各過流部件噪聲的變化規(guī)律以及葉片數(shù)對外場噪聲特性和分布規(guī)律的影響。
【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】：2019
【分類號】：U664.34
【圖文】：

螺旋混流式噴水推進(jìn)泵流致噪聲特性分析得至關(guān)重要。本文中采用螺旋混流泵為研究對象，其兼具混流泵和螺旋泵的結(jié)構(gòu)特征，有塞性能好、抗汽蝕性能優(yōu)良且兼具直接推進(jìn)和噴水反作用力推進(jìn)的特點(diǎn)。為證泵的通過性以防止固體物質(zhì)堵塞，螺旋混流泵一般僅有采用單葉片及雙葉類設(shè)計(jì)方法。本文以螺旋混流式噴水推進(jìn)泵為研究對象，設(shè)計(jì)出單葉片、帶葉片及雙葉片的三種不同葉輪形式的螺旋混流泵方案，通過模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值的方法全面了解螺旋混流泵的噪聲規(guī)律及發(fā)聲規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)將螺旋混應(yīng)用于噴水推進(jìn)器中，研究分析了其做泵噴時輻射噪聲的規(guī)律。如圖 1.1 是離心泵實(shí)體模型示意圖，本文采用的螺旋混流泵就是在此基礎(chǔ)上得出，圖 1.國產(chǎn)核潛艇，本文采用的潛航器模型就是基于此相似換算所得。

螺旋混流式噴水推進(jìn)泵流致噪聲特性分析得至關(guān)重要。本文中采用螺旋混流泵為研究對象，其兼具混流泵和螺旋泵的結(jié)構(gòu)特征，有塞性能好、抗汽蝕性能優(yōu)良且兼具直接推進(jìn)和噴水反作用力推進(jìn)的特點(diǎn)。為證泵的通過性以防止固體物質(zhì)堵塞，螺旋混流泵一般僅有采用單葉片及雙葉類設(shè)計(jì)方法。本文以螺旋混流式噴水推進(jìn)泵為研究對象，設(shè)計(jì)出單葉片、帶葉片及雙葉片的三種不同葉輪形式的螺旋混流泵方案，通過模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值的方法全面了解螺旋混流泵的噪聲規(guī)律及發(fā)聲規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)將螺旋混應(yīng)用于噴水推進(jìn)器中，研究分析了其做泵噴時輻射噪聲的規(guī)律。如圖 1.1 是離心泵實(shí)體模型示意圖，本文采用的螺旋混流泵就是在此基礎(chǔ)上得出，圖 1.國產(chǎn)核潛艇，本文采用的潛航器模型就是基于此相似換算所得。

圖 2.1 潛艇模型在全流域下試驗(yàn)系統(tǒng)圖格柵 2-吊環(huán) 3-水下航行器模型 4-航行器質(zhì)點(diǎn) 5-微型轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀 6- 噴水推進(jìn)泵口 8-高精度數(shù)顯測力計(jì) 9-高速攝像機(jī) 10- 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及推力信息采集平臺采用潛航器原推進(jìn)系統(tǒng)（采用的一般的泵噴推進(jìn)裝置）進(jìn)行測試，儀測試對應(yīng)航速下電機(jī)提供的轉(zhuǎn)速、扭矩、功率，在對潛航器進(jìn)行時，保持轉(zhuǎn)速不變，同時保證測量區(qū)間足夠長確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位，最終測得潛航器在不同的轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的.3…）；之后使?jié)摵狡鞅３衷谙挡礌顟B(tài)，給定與測試航速相同的來高精度數(shù)顯式測力計(jì)，精度為 0.02，測試多組不同航速下的潛航器對同一航速下的阻力取平均值，根據(jù)潛航器在水槽試驗(yàn)中的對應(yīng)阻三定理和工程經(jīng)驗(yàn)確定推力的取值范圍，并多次修正，最后確定推如表 2.1 所示。表 2.1 模型推進(jìn)器相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù) 數(shù)值設(shè)計(jì)航速(m/s) 2.17

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本文編號：2788059