【摘要】：引射泵作為一種流體輸送機(jī)械以及混合反應(yīng)設(shè)備,不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工、便于維護(hù)等優(yōu)勢(shì),更重要的是由于該裝置內(nèi)本身無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件,無(wú)需借助固體機(jī)械的壓縮動(dòng)作而能提高引射流體的壓力,工作可靠性高,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于包含航空領(lǐng)域在內(nèi)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)生產(chǎn)部門。但是由于引射泵利用射流的紊動(dòng)效應(yīng)使不同壓力的兩股流體相互混合從而引發(fā)質(zhì)量、動(dòng)量交換,這一過(guò)程伴隨著較大的能量損失,加之結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不完善,使得引射泵整體工作效率低下,也在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。有鑒于此,本文通過(guò)對(duì)航空燃油轉(zhuǎn)輸引射泵流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬和研究,揭示其流動(dòng)狀態(tài)和流動(dòng)規(guī)律,并綜合運(yùn)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、CFD參數(shù)化計(jì)算以及優(yōu)化理論對(duì)引射泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)對(duì)引射泵研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行論述,詳細(xì)介紹了現(xiàn)階段引射泵存在的問題,如多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)引射泵工作效率的綜合影響;對(duì)引射泵內(nèi)部流動(dòng)理論以及流動(dòng)涉及的相關(guān)物理現(xiàn)象、模型及數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了系統(tǒng)闡述和推導(dǎo)。(2)將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了本文基于壓力耦合隱式算法求解雷諾平均方程的精度和可靠性;從時(shí)均化角度對(duì)引射泵在不同工況下的流動(dòng)特征進(jìn)行分析,得出了引射壓力比、面積比等因素的綜合影響與作用機(jī)制;研究了不同工況下各關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)引射泵流動(dòng)特征及其工作特性的影響。(3)綜合運(yùn)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、CFD參數(shù)化計(jì)算和近似模型理論,建立了引射泵工作特性評(píng)價(jià)指標(biāo)的近似數(shù)學(xué)模型;將不同準(zhǔn)則下優(yōu)化拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法采樣效果進(jìn)行對(duì)比,選取基于φp準(zhǔn)則的優(yōu)化拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行試驗(yàn)采樣;對(duì)以上近似模型的精度進(jìn)行分析,隨機(jī)誤差分析表明,本文建立的近似模型具有較高的精度和可靠性。(4)基于引射泵工作特性評(píng)價(jià)指標(biāo)的近似數(shù)學(xué)模型,采用全局尋優(yōu)方法對(duì)引射泵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。利用近似模型分析各設(shè)計(jì)變量對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響規(guī)律;運(yùn)用多元回歸方法對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響因素進(jìn)行敏感度分析,包括線性主效應(yīng)、二階效應(yīng)和交互效應(yīng),結(jié)果表明,各設(shè)計(jì)變量對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的交互效應(yīng)與線性主效應(yīng)和二階效應(yīng)存在相似性,均對(duì)引射泵工作特性影響明顯;通過(guò)MIGA全局尋優(yōu),實(shí)現(xiàn)了引射泵主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的高效優(yōu)化,優(yōu)化后的引射泵工作效率較現(xiàn)有模型提升了 20%以上。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V233.2
【圖文】：

的就是增加機(jī)載燃油箱的數(shù)量和容積。這樣一來(lái)，數(shù)量眾多的燃油箱很難安裝在飛機(jī)重逡逑心位置附近，尤其是重型運(yùn)輸機(jī)、空中加油機(jī)、大中型亞音速客機(jī)等等，其大部分燃油逡逑箱均分布在機(jī)翼等位置（如圖１．１所示）距發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)重心位置較遠(yuǎn)。采用此種逡逑燃油箱分布時(shí)，不僅需要精細(xì)控制各燃油箱的油量分布，以防止由于燃油消耗而導(dǎo)致的逡逑飛機(jī)重心移動(dòng)量過(guò)大，同時(shí)遍布各處的燃油也需要按一定順序轉(zhuǎn)輸?shù)絻?nèi)側(cè)機(jī)翼油箱（即逡逑供油油箱）內(nèi)，以連續(xù)、可靠的滿足發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗需求。逡逑Ｏｙ／邋／邐Ａ邐通氣油箱Ｍ逡逑加油臺(tái)，中央翼盒逡逑Ｖ邐２號(hào)供油箱＾＾供油箱外油箱逡逑（ａ）邋Ｂ７３７邐（ｂ）Ａ３８０逡逑圖１．１典型商用飛機(jī)燃油箱布局示例逡逑對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)等軍用飛機(jī)來(lái)說(shuō)，雖然其機(jī)載燃油量與商用運(yùn)輸機(jī)相比小得多，但由于逡逑軍用飛機(jī)的特殊用途，燃油供給系統(tǒng)與布局比商用飛機(jī)復(fù)雜的多，大量小燃油箱也需要逡逑進(jìn)行燃油轉(zhuǎn)輸與供油，且要求更為苛刻。例如，需要更大的流量輸出以進(jìn)行高速突破和逡逑超聲速飛行；在極端的負(fù)ｇ狀態(tài)下仍維持發(fā)動(dòng)機(jī)供油不被中斷；部分燃油還要用于冷卻逡逑大量機(jī)載航電設(shè)備和電子戰(zhàn)斗系統(tǒng)設(shè)備

僅應(yīng)用于燃油轉(zhuǎn)輸所消耗的能源就已經(jīng)相當(dāng)可觀。以我國(guó)ＭＡ６０支線客機(jī)為例，逡逑此前，由于采用離心泵轉(zhuǎn)輸供油，整套系統(tǒng)不僅成本高昂，且由于燃油轉(zhuǎn)輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)逡逑較多，不便于操作與維護(hù)；當(dāng)采用燃油轉(zhuǎn)輸引射系統(tǒng)（如圖１．３所示）取代之前的離心逡逑泵轉(zhuǎn)輸供油后，可直接利用發(fā)動(dòng)機(jī)增壓泵來(lái)支持燃油轉(zhuǎn)輸引射系統(tǒng)的工作，無(wú)需額外能逡逑源消耗，僅此一項(xiàng)不僅使得該機(jī)減重３０公斤，同時(shí)每架飛機(jī)在其整個(gè)生命周期內(nèi)可產(chǎn)生逡逑３００余萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益［４］。逡逑〔發(fā)動(dòng)機(jī)＞逡逑交輸供油逡逑ｍ邋１１邐勵(lì)？閥—逡逑壓工作逡逑！邐Ｉ邋．邋＜－邋－邋Ｔｉ邋流體邐Ｉ逡逑１逡逑邐—＿＿邐—邋Ｉ邋—燃油轉(zhuǎn)輸逡逑Ａｎ—邐弓丨射ｆ邐逡逑邐Ｌ）．X翹

本文編號(hào)：2743373