原文传递
地下溶洞探测器运载装置推进螺旋桨研究
| 论文题名： | 地下溶洞探测器运载装置推进螺旋桨研究 |
| 关键词： | 地下溶洞;运载装置;推进螺旋桨;环量分布;敞水性能 |
| 摘要： | 随着我国工业的快速发展，储存能源已经成为一个重大课题。如果可以将地下由液态盐矿床形成的巨大的溶洞空间作为能源的储备空间意义重大。为了将探测器安全运载到地下溶洞并可靠地在溶洞中边行进边测量以便了解溶洞内部几何尺寸，研究设计了探测器运载装置。本文着重设计研究了运载装置的推进部分螺旋桨。 本文主要分为两个阶段螺旋桨的设计和基于CFD软件FLUENT对螺旋桨敞水性能的预报。螺旋桨的设计采用了螺旋桨环流理论方法，在设计桨叶几何外形前需要先求解桨叶径向的环量分布，首先基于螺旋桨升力线涡模型，引入了离散化马蹄涡的思想，推导得到将升力线离散化后的螺旋桨转矩和推力，并以螺旋桨效率最佳为原则得到了桨叶径向的环量分布;然后选择了NACA16为桨叶翼型，并结合升力线理论和已知的最佳环量分布求解桨叶的几何形状，并对螺旋桨进行了强度校核和三维建模。螺旋桨模型应用Gambit作预处理，将计算域设定为直径是螺旋桨直径数倍的圆柱并划分为动区域和静区域两部分，入口和出口分别选择了速度入口边界和出口边界，螺旋桨和计算域圆柱表面设置为壁面，划分网格后导入FLUENT进行数值模拟计算。在FLUENT中设定了速度入口、动区域和壁面条件的参数，将螺旋桨壁面设置为随着动区域以相同速度和方向旋转，压力和动量的离散格式均为标准型，湍流动能和湍流耗散率使用QUICK离散格式，求解器为基于压力的隐式求法即SIMPLES算法。湍流模型分别选择了标准k-ε模型，重整化的k-ε模型和雷诺应力湍流模型，与标准壁面函数结合起来对螺旋桨在不同进速下的敞水性能和桨叶表面压力分布及尾流流场进行了模拟。通过与理论数值计算结果比较发现，RNGk-ε模型具有精度高和计算时间短的特点。综合分析后得出结论，螺旋桨满足了探测器运载装置的性能要求，设计完成。 |
| 作者： | 王欢 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李文英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 太原理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
