用于深海艙室排水的流量自適應(yīng)閥門設(shè)計及流噪聲分析.pdf

1、隨著各國對海洋領(lǐng)域的開發(fā)越來越重視，各種各樣的潛器被研發(fā)并投入到深海使用。排水系統(tǒng)對于潛器來說是至關(guān)重要的，潛器排水多采用高壓吹除的方式，過高的吹除壓力會造成劇烈的壓力脈動產(chǎn)生極高的噪聲，對潛器的隱蔽性不利。
　　本文在總結(jié)分析了目前對高壓吹除過程以及流量動態(tài)調(diào)節(jié)閥門的研究現(xiàn)狀以后，設(shè)計了一種新型流量自適應(yīng)閥門，其特點是與現(xiàn)有動態(tài)流量調(diào)節(jié)閥采用固定彈性元件提供壓差補償?shù)姆绞讲煌?，本設(shè)計采用自力式結(jié)構(gòu)，壓差反饋機制，以工作環(huán)境壓力直

2、接作為比較的信號，閥門在流量自調(diào)節(jié)過程中能夠使輸出壓力隨信號壓力的變化而變化，并與之保持恒定的關(guān)系，對環(huán)境的適應(yīng)能力更強。因此可將其應(yīng)用于潛器的吹除系統(tǒng)，有助于使吹除過程更加平穩(wěn)，削減噪聲，提升潛器的隱蔽性以及上浮過程的平穩(wěn)性。
　　主要進行了以下工作：
　　分析設(shè)計需求，制定總體方案。對啟閉結(jié)構(gòu)，壓力反饋結(jié)構(gòu)，粘滯阻尼器，應(yīng)急結(jié)構(gòu)，密封結(jié)構(gòu)進行詳細設(shè)計，完成三維模型繪制。
　　對關(guān)鍵零件的尺寸進行了設(shè)計計算，對密封副

3、的摩擦力進行計算，推導了粘滯阻尼器產(chǎn)生阻尼力的計算公式，對密封結(jié)構(gòu)的比壓進行計算校核。應(yīng)用ANSYS軟件對承受高壓的閥體以及連接件的強度與變形進行計算校核。
　　應(yīng)用計算流體力學理論，以Fluent作為工具，對流量自適應(yīng)閥門的流場信息進行數(shù)值計算。以某潛器吹除系統(tǒng)為例，建立了流場計算的幾何模型與數(shù)學模型，采用 VOF模型分別模擬20Mpa直接吹除與安裝流量自適應(yīng)閥門吹除的排水過程，并進行比較。從計算結(jié)果中得出安裝閥門后排水過程更為

4、平穩(wěn)。對流域內(nèi)壓力場進行了數(shù)值計算，結(jié)果證明閥門能夠?qū)⒊隹趬毫Ψ€(wěn)定在預設(shè)值。對閥門內(nèi)部氣流的速度場以及流線軌跡進行了計算，結(jié)果表明氣流在閥門內(nèi)部的流動狀態(tài)較好。
　　依據(jù)萊特希爾聲類比理論，采用Fluent軟件中的Acoustic模塊，計算了吹除過程所產(chǎn)生流噪聲的空間聲場分布。通過對比直接高壓吹除與安裝閥門吹除聲場的時域、頻域信息，得出安裝所設(shè)計閥門后，吹除過程更加穩(wěn)定，并且可以明顯降低原來高壓吹除過程中的流噪聲。數(shù)值計算結(jié)果證明