本文關(guān)鍵詞：底板式全回轉(zhuǎn)噴水推進器的設(shè)計與性能研究

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【摘要】：船舶噴水推進的發(fā)展,都是向著振動小、噪聲低、阻力小、效率高等方向。本文主要為了應(yīng)對特殊的工作環(huán)境,來進行設(shè)計的一款底板式全回轉(zhuǎn)噴水推進器,該推進器轉(zhuǎn)彎半徑小,適合船舶在淺灘暗礁多的水域航行。論文依據(jù)一艘巡邏艇的常規(guī)參數(shù)進行整個噴水推進系統(tǒng)的設(shè)計與分析;建立相應(yīng)的仿真模型,采用CFD分析噴水推進泵內(nèi)流場水力性能,根據(jù)分析結(jié)果來不斷改進模型以到最佳效果;之后對噴水推進系統(tǒng)的全回轉(zhuǎn)傳動結(jié)構(gòu)進行設(shè)計;最后在循環(huán)水槽中進行比例模型試驗,對設(shè)計的噴射泵進行效果驗證與分析。本文的主要工作為以下幾方面:(1)根據(jù)巡邏艇的船型、尺寸、性能等方面的要求得出裝配主機型號和噴射泵設(shè)計所需要的主要參數(shù),包括泵的類型、揚程、流量、轉(zhuǎn)速等。初步計算得出噴射泵的尺寸和葉輪尺寸,通過SolidWorks軟件建立仿真模型。(2)依據(jù)得到的基本參數(shù)建立不同的葉輪模型以及噴水推進泵殼體幾何模型,利用CFD進行不同工況下的分析。主要分為不同葉片數(shù)、不同葉片厚度、不同葉頂間隙條件下的三種情況。根據(jù)分析結(jié)果選擇合適的葉片數(shù)目、最優(yōu)葉片厚度和最佳葉頂間隙,確立最終的噴射泵主體結(jié)構(gòu)。(3)依據(jù)裝配主機的型號、功率和噴射泵所需功率來設(shè)計整個噴水推進系統(tǒng)的傳動機構(gòu),噴水推進泵的工作方式為全回轉(zhuǎn),采用無舵方式來改變航向,并且安裝在船底部與船底平齊,因此對于傳動結(jié)構(gòu)進行了特殊的設(shè)計,使其達到360°全回轉(zhuǎn)的要求。(4)對設(shè)計的不同工況下的仿真模型,利用3D打印機打印,然后在循環(huán)水槽中進行試驗驗證,通過試驗驗證了CFD預(yù)報的準確性,并且表明本文設(shè)計的噴射泵能夠達到船舶航行的要求。
【關(guān)鍵詞】：設(shè)計 噴水推進 CFD仿真 3D打印 試驗
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U664.34
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 研究的背景及意義14
• 1.2 國外底板式噴水推進器的發(fā)展及現(xiàn)狀14-17
• 1.3 國內(nèi)底板式噴水推進器的發(fā)展及現(xiàn)狀17-18
• 1.4 底板式全回轉(zhuǎn)噴水推進器18-19
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容19-20
• 參考文獻20-22
• 第2章 底板式全回轉(zhuǎn)噴水推進系統(tǒng)參數(shù)的計算22-42
• 2.1 噴水推進理論22-25
• 2.1.1 噴水推進理論基礎(chǔ)22-24
• 2.1.2 船用噴水推進基本方程及參數(shù)24-25
• 2.1.3 噴水推進系統(tǒng)基本方程式25
• 2.2 船舶阻力計算25-27
• 2.3 巡邏艇的主機選型27-30
• 2.4 噴水推進泵主要參數(shù)的選擇30-33
• 2.5 噴水推進泵結(jié)構(gòu)設(shè)計33-40
• 2.5.1 泵整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計及工作流程33-34
• 2.5.2 葉輪葉片的設(shè)計與選擇34
• 2.5.3 葉輪外徑與輪轂比的選擇34-36
• 2.5.4 葉片數(shù)目的選擇36-37
• 2.5.5 葉頂間隙的選擇37
• 2.5.6 噴射泵模型的建立37-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 參考文獻41-42
• 第3章 噴水推進泵的內(nèi)流場數(shù)值分析42-61
• 3.1 噴水推進系統(tǒng)的數(shù)值分析理論42-46
• 3.1.1 流動控制方程42-43
• 3.1.2 湍流模擬43-44
• 3.1.3 湍流模型44-46
• 3.2 網(wǎng)格的畫分46
• 3.3 邊界條件的設(shè)置46-48
• 3.4 不同葉片數(shù)條件的CFD計算分析48-51
• 3.4.1 CFD計算噴射泵產(chǎn)生的推力48-49
• 3.4.2 不同葉片數(shù)目下的特性曲線49-50
• 3.4.3 不同葉片數(shù)壓力分析50-51
• 3.4.4 噴水推進泵的效率計算51
• 3.5 不同葉片厚度條件的CFD計算分析51-54
• 3.5.1 不同葉片厚度噴射泵產(chǎn)生的推力52-53
• 3.5.2 不同葉片厚度條件下葉片表面壓力分布53-54
• 3.5.3 不同葉片厚度條件下噴水推進泵的效率54
• 3.6 不同葉頂間隙的CFD計算分析54-59
• 3.6.1 葉輪葉片表面壓力分布55-56
• 3.6.2 葉頂間隙泄漏形成機理56-58
• 3.6.3 葉頂間隙流動分析58-59
• 3.6.4 不同葉頂間隙下噴水推進泵的效率59
• 3.7 本章小結(jié)59
• 參考文獻59-61
• 第4章 底板式全回轉(zhuǎn)噴水推進器的傳動機構(gòu)設(shè)計61-71
• 4.1 技術(shù)參數(shù)與機構(gòu)簡圖61-62
• 4.1.1 技術(shù)參數(shù)61
• 4.1.2 傳動機構(gòu)簡圖61-62
• 4.2 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計62-70
• 4.2.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計62-63
• 4.2.2 螺旋錐齒輪的設(shè)計63-67
• 4.2.3 軸承的選型計算67-69
• 4.2.4 回轉(zhuǎn)支承的設(shè)計69
• 4.2.5 聯(lián)軸器的選型69-70
• 4.3 本章小結(jié)70-71
• 第5章 噴水推進泵推力測定試驗71-82
• 5.1 試驗?zāi)康?/span>71
• 5.2 試驗理論依據(jù)71-74
• 5.2.1 幾何相似71-72
• 5.2.2 運動相似72
• 5.2.3 動力相似72-73
• 5.2.4 量綱分析73-74
• 5.3 試驗臺架及設(shè)備74-76
• 5.3.1 試驗臺架74-75
• 5.3.2 試驗設(shè)備75-76
• 5.4 試驗?zāi)Ｐ?/span>76
• 5.5 試驗方法76-77
• 5.6 試驗數(shù)據(jù)采集及誤差分析77-80
• 5.6.1 試驗數(shù)據(jù)采集77-80
• 5.6.2 誤差分析80
• 5.7 本章小結(jié)80-82
• 第6章 結(jié)論與展望82-85
• 6.1 結(jié)論82-83
• 6.2 展望83-85
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文85-87
• 致謝87

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本文編號：572655