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螺旋混流式泵喷推进器直航变加速及偏航动力学特性
| 论文题名： | 螺旋混流式泵喷推进器直航变加速及偏航动力学特性 |
| 关键词： | 水下潜艇;螺旋混流式泵喷推进器;变加速特性;动力学特性 |
| 摘要： | 喷水推进泵的研究越来越受国内外学者的关注，对喷水推进泵装艇后潜艇运动的研究主要集中在动力学特性和运动状态这两方面。水下潜艇在航行时有大量的直航加速和平面偏航运动，这些运动的实现基于准确的动力学参数。 本文以螺旋混流式泵喷推进器为研究对象，通过RNG k-ε湍流模型对泵喷推进器变加速及偏航运动进行数值计算。为了研究泵喷推进器在不同运动形式下的动力学特性，本文首先通过建立泵喷推进器的变加速动力学数学模型，得出航速函数关系，对比分析不同直航加速状态下动力学参数的变化规律；其次引入漂角，计算并分析泵喷推进器在不同偏航运动状态下的力特性变化规律。本文主要的研究结论如下： （1）对泵喷推进器不同航速下的阻力特性展开分析，研究表明：当推进器的航速达到一定值时，即雷诺数处于阻力平方区时，阻力系数不随航速的增大而变化。通过对不同转速下的推力、扭矩进行数值模拟与试验验证，研究发现：泵喷推进器的推力、扭矩与转速均呈二次函数关系分布，与试验值较一致。 （2）通过建立泵喷推进器的变加速动力学数学模型发现：泵喷推进器的航速随时间的变化满足双曲正切函数分布。根据自动控制原理，发现泵喷推进器的航速与加速时间的关系类似于一阶系统的阶跃瞬态响应，时间常数ζ与螺旋混流泵的转速有关。 （3）采用基于UDF的变加速初始边界条件对泵喷推进器的加速运动进行数值模拟，研究表明：泵喷推进器的阻力随加速时间的变化与临界阻尼二阶系统的阶跃响应曲线相似。 （4）通过对泵喷推进器的偏航运动特性研究发现：阻力系数的变化规律与直航运动相似；漂角、航速是影响泵喷推进器阻力特性的主要因素，在不同航速阶段，阻力的影响因素不同。 （5）泵喷推进器受到的总推力随转速呈接近抛物线趋势增长，说明转速是影响总推力的直接因素；转速与漂角直接影响法向推力，法向推力的增长趋势接近抛物线分布。 |
| 作者： | 尚婷 |
| 专业： | 流体机械及工程 |
| 导师： | 韩伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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