本文關(guān)鍵詞：地下溶洞探測(cè)器運(yùn)載裝置推進(jìn)螺旋槳研究

  更多相關(guān)文章： 探測(cè)器運(yùn)載裝置 螺旋槳 最佳環(huán)量分布 水動(dòng)力性能預(yù)報(bào)

【摘要】：隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展,儲(chǔ)存能源已經(jīng)成為一個(gè)重大課題。如果可以將地下由液態(tài)鹽礦床形成的巨大的溶洞空間作為能源的儲(chǔ)備空間意義重大。為了將探測(cè)器安全運(yùn)載到地下溶洞并可靠地在溶洞中邊行進(jìn)邊測(cè)量以便了解溶洞內(nèi)部幾何尺寸,研究設(shè)計(jì)了探測(cè)器運(yùn)載裝置。本文著重設(shè)計(jì)研究了運(yùn)載裝置的推進(jìn)部分螺旋槳。 本文主要分為兩個(gè)階段螺旋槳的設(shè)計(jì)和基于CFD軟件FLUENT對(duì)螺旋槳敞水性能的預(yù)報(bào)。螺旋槳的設(shè)計(jì)采用了螺旋槳環(huán)流理論方法,在設(shè)計(jì)槳葉幾何外形前需要先求解槳葉徑向的環(huán)量分布,首先基于螺旋槳升力線渦模型,引入了離散化馬蹄渦的思想,推導(dǎo)得到將升力線離散化后的螺旋槳轉(zhuǎn)矩和推力,并以螺旋槳效率最佳為原則得到了槳葉徑向的環(huán)量分布；然后選擇了NACA16為槳葉翼型,并結(jié)合升力線理論和已知的最佳環(huán)量分布求解槳葉的幾何形狀,并對(duì)螺旋槳進(jìn)行了強(qiáng)度校核和三維建模。螺旋槳模型應(yīng)用Gambit作預(yù)處理,將計(jì)算域設(shè)定為直徑是螺旋槳直徑數(shù)倍的圓柱并劃分為動(dòng)區(qū)域和靜區(qū)域兩部分,入口和出口分別選擇了速度入口邊界和出口邊界,螺旋槳和計(jì)算域圓柱表面設(shè)置為壁面,劃分網(wǎng)格后導(dǎo)入FLUENT進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。在FLUENT中設(shè)定了速度入口、動(dòng)區(qū)域和壁面條件的參數(shù),將螺旋槳壁面設(shè)置為隨著動(dòng)區(qū)域以相同速度和方向旋轉(zhuǎn),壓力和動(dòng)量的離散格式均為標(biāo)準(zhǔn)型,湍流動(dòng)能和湍流耗散率使用QUICK離散格式,求解器為基于壓力的隱式求法即SIMPLES算法。湍流模型分別選擇了標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型,重整化的k-ε模型和雷諾應(yīng)力湍流模型,與標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)結(jié)合起來對(duì)螺旋槳在不同進(jìn)速下的敞水性能和槳葉表面壓力分布及尾流流場(chǎng)進(jìn)行了模擬。通過與理論數(shù)值計(jì)算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn),RNG k-ε模型具有精度高和計(jì)算時(shí)間短的特點(diǎn)。綜合分析后得出結(jié)論,螺旋槳滿足了探測(cè)器運(yùn)載裝置的性能要求,設(shè)計(jì)完成。
【關(guān)鍵詞】：探測(cè)器運(yùn)載裝置 螺旋槳 最佳環(huán)量分布 水動(dòng)力性能預(yù)報(bào)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U664.33
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 螺旋槳設(shè)計(jì)理論發(fā)展11-13
• 1.3 CFD在螺旋槳敞水水動(dòng)力性能的應(yīng)用13-15
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-18
• 第二章 探測(cè)器運(yùn)載裝置推進(jìn)螺旋槳設(shè)計(jì)18-34
• 2.1 螺旋槳升力線理論18-21
• 2.2 船舶理論螺旋槳槳葉最佳環(huán)量分布21-22
• 2.3 螺旋槳槳葉剖面的選擇22-28
• 2.4 螺旋槳幾何參數(shù)計(jì)算和建模28-31
• 2.5 基于升力線理論的螺旋槳敞水性能預(yù)報(bào)31
• 2.6 本章小結(jié)31-34
• 第三章 數(shù)值模擬方法及相關(guān)理論34-46
• 3.1 流動(dòng)基本方程34-36
• 3.1.1 質(zhì)量守恒方程34-35
• 3.1.2 動(dòng)量方程35
• 3.1.3 流體流動(dòng)控制方程的通用形式35-36
• 3.2 湍流模型36-40
• 3.2.1 湍流現(xiàn)象36
• 3.2.2 湍流的數(shù)值模擬方法的分類36-38
• 3.2.3 標(biāo)準(zhǔn)k-ε兩方程模型38-40
• 3.2.4 RNG k-ε模型和可實(shí)現(xiàn)化k-ε模型40
• 3.3 近壁區(qū)使用k-ε模型的問題40-42
• 3.3.1 近壁區(qū)流動(dòng)的特點(diǎn)40-41
• 3.3.2 壁面函數(shù)法41-42
• 3.4 雷諾應(yīng)力模型42
• 3.5 數(shù)值計(jì)算方法42-45
• 3.5.1 控制方程的離散方法42-43
• 3.5.2 離散方程中對(duì)流項(xiàng)差分格式43-44
• 3.5.3 流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算法44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 螺旋槳敞水性能預(yù)報(bào)46-54
• 4.1 FLUENT軟件介紹46-47
• 4.2 螺旋槳計(jì)算域的設(shè)定47-48
• 4.3 網(wǎng)格生成48-51
• 4.3.1 網(wǎng)格的分類48-49
• 4.3.2 Gambit簡(jiǎn)介49
• 4.3.3 Gambit網(wǎng)格加密工具size function49-50
• 4.3.4 網(wǎng)格要求50
• 4.3.5 螺旋槳和槳轂的網(wǎng)格的劃分50
• 4.3.6 計(jì)算域網(wǎng)格劃分50-51
• 4.4 邊界條件設(shè)置51-53
• 4.4.1 邊界類型51-52
• 4.4.2 MRF模型52
• 4.4.3 邊界條件和計(jì)算模式的設(shè)置52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 螺旋槳敞水性能分析54-66
• 5.1 螺旋槳敞水性能計(jì)算結(jié)果54-55
• 5.2 不同湍流模型的應(yīng)用和計(jì)算結(jié)果55-58
• 5.3 對(duì)槳葉和尾流流場(chǎng)分析58-65
• 5.3.1 螺旋槳槳葉表面壓力分布58-62
• 5.3.2 不同進(jìn)速下槳葉的速度矢量62-63
• 5.3.3 不同進(jìn)速下流場(chǎng)的壓力場(chǎng)圖63-65
• 5.3.4 螺旋槳槳后流線65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第六章 結(jié)論和展望66-68
• 6.1 結(jié)論66
• 6.2 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-74
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：792162