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微型喷水推进泵水力设计及试验研究
| 论文题名： | 微型喷水推进泵水力设计及试验研究 |
| 关键词： | 喷水推进泵;数值模拟;水力性能;叶轮翼型 |
| 摘要： | 喷水推进装置是一种利用水泵向后喷射水流产生的反作用力使水下滑翔机或其它潜水器前进的装置。这种微扬程、小功率喷水推进泵装置能产生一定推力，未来可用于水面救援、水面测量等用途。 微型喷水推进泵作为推进装置的主要动力部件，其水力性能直接影响到喷水推进装置的推进效率。叶轮对泵的水力性能的影响至关重要，而翼型又是构成叶轮的基本要素，其形状变化对泵的性能有重要影响。因此对喷水推进泵叶轮翼型进行研究，以提高其水力性能意义重大。而在目前喷水推进泵的试验研究中，国内外对扬程低于一米的微扬程泵鲜有研究，因此开展对微扬程喷水推进泵试验测量装置和方法的研究具有重要的学术价值和工程意义。本文以典型791翼型的微型喷水推进泵为设计原型，针对叶轮翼型变化对水力性能的影响，以及如何创新测试试验方法提高微扬程泵的扬程测量精确性展开工作，同时结合理论分析、数值计算和试验验证，对不同叶轮的微型喷水推进泵进行分析研究。 本文首先采用流线法对叶轮和导叶进行设计，并建模和网格划分;通过数值模拟检验设计的微型喷水推进泵的水力性能，然后对叶轮翼型进行变换;对比分析翼型变化后不同叶轮的泵的水力性能，以及泵内部流动特性，得到以下结论:所选翼型变化后的叶轮扬程均高于原型叶轮的扬程，叶片表面的湍动能分布得到明显的优化，其压力和速度分布也有所优化;当流量较大时，鲟鱼翼型的叶轮效率比原型叶轮效率高;翼型变化后的叶轮进口压力脉动比原型叶轮略大，出口处的压力脉动比原型叶轮小。 本文还针对不同叶轮的微型喷水推进泵分别进行试验研究，得到以下结论:所测泵的扬程、效率和功率均随着转速的增大而增大;在设计转速为n=1000r/min时，黑鱼翼型的叶轮扬程最高，鲟鱼翼型的叶轮效率最高;试验值低于数值计算值，各翼型的叶轮扬程和效率的计算值与试验值的误差值都在5％以内，既验证了数值模拟的准确性，同时也证明了本文所创新设计的试验装置和方法能提高微型喷水推进泵的扬程测量精确度。创新设计的试验装置和方法均已申报了相关专利。 |
| 作者： | 许巍 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 李强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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