近年來,在軍事裝備領(lǐng)域,混流泵已被應(yīng)用在我國海軍潛艇的水下發(fā)射武器系統(tǒng)中。在武器發(fā)射過程中,混流泵一直處于加速狀態(tài),流量、揚程和轉(zhuǎn)速等外特性參數(shù)和內(nèi)部流場在短時間內(nèi)均發(fā)生快速變化,引起十分強(qiáng)烈的瞬態(tài)流動現(xiàn)象,比如局部負(fù)壓、發(fā)生空化等。而混流泵在啟動過程中一但發(fā)生較嚴(yán)重的空化,將會誘導(dǎo)發(fā)射機(jī)組產(chǎn)生振動和噪聲,對潛艇的生存造成嚴(yán)重威脅。本文以國家自然科學(xué)基金“混流泵加速流工況瞬態(tài)空化形態(tài)及其誘導(dǎo)水力振蕩特性研究(51579118)”為依托,針對混流泵啟動過程中的瞬態(tài)空化特性,以比轉(zhuǎn)速n_s=829的原型泵等比例縮放1.5倍得到的高比轉(zhuǎn)速混流泵為研究對象,對混流泵啟動過程中的瞬態(tài)空化特性進(jìn)行了深入研究,相關(guān)研究成果可以為混流泵瞬態(tài)工作過程中發(fā)生空化時主動控制方法的尋找及相關(guān)設(shè)計優(yōu)化提供理論依據(jù),主要工作和取得的成果如下:(1)對混流泵進(jìn)行了不同流量工況下的穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬,獲得了混流泵的揚程和效率曲線,發(fā)現(xiàn)混流泵在0.96Q_opt工況點附近的效率達(dá)到最高,大約為77%。對混流泵進(jìn)行了額定工況下的穩(wěn)態(tài)空化特性的數(shù)值模擬,獲得了混流泵額定工況下的空化特性曲線...

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 水力機(jī)械空化問題數(shù)值計算方法
        1.2.2 水泵內(nèi)部流場空化特性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 水泵啟動過程瞬態(tài)特性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容
第二章 混流泵無空化啟動過程瞬態(tài)特性數(shù)值模擬
    2.1 數(shù)值模擬理論
        2.1.1 流體動力學(xué)控制方程
        2.1.2 湍流模型
    2.2 混流泵穩(wěn)態(tài)特性定常數(shù)值計算
        2.2.1 研究對象與三維建模
        2.2.2 網(wǎng)格劃分
        2.2.3 邊界條件與初始條件設(shè)置
        2.2.4 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
        2.2.5 穩(wěn)態(tài)外特性預(yù)測結(jié)果
        2.2.6 穩(wěn)態(tài)內(nèi)流場計算結(jié)果與分析
        2.2.7 穩(wěn)態(tài)外特性試驗結(jié)果對比分析
    2.3 混流泵無空化啟動過程瞬態(tài)特性數(shù)值計算
        2.3.1 啟動過程瞬時揚程與瞬時角速度推導(dǎo)
        2.3.2 啟動過程數(shù)值模擬方法
        2.3.3 啟動過程數(shù)值模擬設(shè)置
        2.3.4 啟動過程瞬態(tài)揚程計算結(jié)果與分析
        2.3.5 啟動過程內(nèi)流場計算結(jié)果與分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 混流泵啟動過程瞬態(tài)空化特性數(shù)值模擬
    3.1 空化的機(jī)理及其危害
    3.2 空化模型的選取
    3.3 定�？栈瘮�(shù)值模擬
        3.3.1 邊界條件與初始條件設(shè)置
        3.3.2 泵空化特性曲線
    3.4 啟動過程瞬態(tài)空化數(shù)值模擬設(shè)置
    3.5 啟動過程瞬態(tài)空化數(shù)值模擬結(jié)果與分析
        3.5.1 啟動過程中瞬態(tài)空化形態(tài)的時空演變過程
        3.5.2 不同啟動時間下葉輪流道內(nèi)空泡體積分?jǐn)?shù)分布
        3.5.3 不同進(jìn)口壓力下葉輪流道內(nèi)空泡體積分?jǐn)?shù)分布
        3.5.4 不同流量工況下葉輪流道內(nèi)空泡體積分?jǐn)?shù)分布
        3.5.5 啟動過程葉片表面空泡體積分?jǐn)?shù)的分布特性
        3.5.6 啟動過程中葉片間空泡體積分?jǐn)?shù)的分布特性
        3.5.7 不同跨距處葉片間空泡體積分?jǐn)?shù)分布
        3.5.8 空化對啟動過程中葉輪葉頂區(qū)流動特性的影響
        3.5.9 空化對啟動過程中葉輪葉片載荷分布特性的影響
    3.6 本章小結(jié)
第四章 混流泵啟動過程外特性與內(nèi)部空化流場試驗研究
    4.1 試驗?zāi)康暮蛢?nèi)容
        4.1.1 試驗?zāi)康?br>        4.1.2 試驗內(nèi)容
    4.2 試驗臺和測試系統(tǒng)
        4.2.1 試驗臺
        4.2.2 試驗數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)
        4.2.3 高速攝影內(nèi)流測試系統(tǒng)
    4.3 試驗方法
        4.3.1 穩(wěn)態(tài)外特性試驗方法
        4.3.2 空化試驗方法
        4.3.3 啟動過程外特性試驗方法
        4.3.4 高速攝影試驗方法
    4.4 試驗結(jié)果與分析
        4.4.1 穩(wěn)態(tài)外特性試驗結(jié)果與分析
        4.4.2 空化試驗結(jié)果與分析
        4.4.3 啟動過程外特性試驗結(jié)果與分析
        4.4.4 高速攝影試驗結(jié)果與分析
    4.5 試驗誤差分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 研究總結(jié)
        5.1.1 數(shù)值模擬
        5.1.2 試驗研究
    5.2 工作展望
        5.2.1 葉頂泄漏渦空化的主動控制方法
        5.2.2 數(shù)值模擬方法的改進(jìn)
        5.2.3 試驗研究
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果和獲獎情況



本文編號：3896332