噴水推進(jìn)泵轉(zhuǎn)速控制及軸向推力研究.pdf

1、隨著海上輸運(yùn)高速化和海軍攻擊型艦艇現(xiàn)代化的趨勢(shì)，由于泵噴水推進(jìn)器優(yōu)越的水力性能和結(jié)構(gòu)特性的優(yōu)勢(shì)使其適用和需求范圍愈來(lái)愈廣。對(duì)旋軸流泵由于其結(jié)構(gòu)緊湊，空化性能好，高效區(qū)寬等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是噴水推進(jìn)器的理想動(dòng)力源。但是對(duì)旋軸流式噴水推進(jìn)泵偏離設(shè)計(jì)工況特別是在小流量區(qū)域運(yùn)行時(shí)效率較低，致使噴水推進(jìn)系統(tǒng)工作效率低。另外，噴水推進(jìn)泵的工作動(dòng)力為軸向推力，研究軸向推力及其空化條件下的特征具有重要意義。
　　本文利用數(shù)值模擬方法，對(duì)旋軸流式噴水推

2、進(jìn)泵的轉(zhuǎn)速控制方法及軸向推力進(jìn)行了系統(tǒng)研究，研究工作和主要結(jié)論有:
　　1.系統(tǒng)地介紹了關(guān)于噴水推進(jìn)泵效率和軸向推力方面的研究現(xiàn)狀，并進(jìn)行了總結(jié)和分析。介紹了噴水推進(jìn)的原理，分析了噴水推進(jìn)的泵理論，研究了推力產(chǎn)生的機(jī)理及控制方法，對(duì)兩種推力計(jì)算方法的進(jìn)行比較分析。
　　2.研究了比較準(zhǔn)確的噴水推進(jìn)泵外特性的數(shù)值計(jì)算方法。對(duì)噴水推進(jìn)泵的三維建模，劃分網(wǎng)格，邊界條件和湍流模型的選擇進(jìn)行了分析，然后確定了合理的計(jì)算方法。
　

3、　3.運(yùn)用CFX軟件，研究了噴水推進(jìn)泵的轉(zhuǎn)速控制方法。當(dāng)噴水推進(jìn)泵偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，分別改變首次級(jí)葉輪的轉(zhuǎn)速。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)流量大于1.0Qd時(shí)，提高次級(jí)葉輪轉(zhuǎn)速，噴水推進(jìn)泵的效率提高;當(dāng)流量小于1.0Qd時(shí)，降低首級(jí)葉輪轉(zhuǎn)速，噴水推進(jìn)泵的效率提高，得到各個(gè)工況下的最優(yōu)轉(zhuǎn)速。在0.9Qd時(shí)，降低首級(jí)葉輪到最優(yōu)轉(zhuǎn)速后，首級(jí)葉輪進(jìn)口沖角減小，泵內(nèi)湍動(dòng)能變小，紊流程度減弱，湍流耗散率降低，流動(dòng)損失減小，噴水推進(jìn)泵效率提高。
　　4.研究了轉(zhuǎn)

4、速控制方法對(duì)噴水推進(jìn)泵進(jìn)口預(yù)旋的影響。研究發(fā)現(xiàn)，小流量工況下，噴水推進(jìn)泵內(nèi)出現(xiàn)不穩(wěn)定流動(dòng)，同時(shí)首級(jí)葉輪進(jìn)口出現(xiàn)預(yù)旋。對(duì)比了轉(zhuǎn)速改變前后噴水推進(jìn)泵軸面速度分布，結(jié)果顯示降低首級(jí)葉輪轉(zhuǎn)速后，進(jìn)口預(yù)旋消失，首級(jí)葉輪內(nèi)流動(dòng)改善，但是次級(jí)葉輪和導(dǎo)葉內(nèi)的不穩(wěn)定流動(dòng)區(qū)域增大。
　　5.對(duì)噴水推進(jìn)泵軸向推力進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，分析了空化條件下的軸向推力特征。研究發(fā)現(xiàn)，泵的軸向推力曲線在0.6Qd～0.4Qd出現(xiàn)正斜率現(xiàn)象，分別計(jì)算了兩級(jí)葉輪的軸向推力