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喷速比与导叶面积比对轴流式喷水推进泵性能的影响
| 论文题名： | 喷速比与导叶面积比对轴流式喷水推进泵性能的影响 |
| 关键词： | 潜航器;轴流式喷水推进泵;喷速比;导叶面积比 |
| 摘要： | 喷水推进装置相较于传统的螺旋桨推进方式，具有振动噪声小、便于操作和运行稳定等优点，被广泛使用在船舶和新型潜艇。目前，随着各国新式船舰吨位的大幅增加，喷水推进泵需求量不断加大，工程上对其性能也有了更高的要求，所以本文针对某大型潜航器模型设计出了一套轴流式喷水推进泵，对推进泵的喷速比和导叶面积比进行多工况数值模拟，分析了喷速比和导叶面积比对泵外特性、内部流动、空化性能和全流域工况下推进性能的影响，具体研究内容如下： （1）根据潜航器推、阻力关系，选取条件参数，计算得到水力设计参数：转速、比转速、流量和扬程等。参照流线法设计一套轴流式喷水推进泵，对水体模型进行网格划分。 （2）介绍了喷速比k定义，参照已有推进泵的推进效率与喷速比变化规律，并考虑到不同类型潜航器的差异和假定参数的选取不同，选取六个喷速比值分别为1.31，1.43，1.46，1.52，1.57，1.76的推进泵对比分析。通过数值模拟发现，随着k的增大，推进泵水力性能和空化性能先提升再下降，同时推进效率曲线呈现开口向下的多项式函数形式，即存在一个最优喷速比范围为k=1.52~1.57，推进效率在k=1.57时取得最大值。 （3）参考轴流泵导叶扩散度和推进泵过流部件进、出口过流面积定义了导叶面积比A，为对比不同扩缩形式的导叶模型，A分别取值0.72，0.86，0.92，1.01，0.11，1.18，数值模拟分析可得，A＞1的扩散型导叶推进泵空化性能较好；A＜1的收缩型导叶推进泵过流部件内部流线分布规整，压力分布均匀，外特性、推进性能表现最好，并且相较于初始模型空化性能也有所提升，A=0.92时，导叶内部沿程损失最小。 （4）对面积比A=0.86的推进泵进行导叶壳体外线形曲率变化。数值模拟分析可得，同一面积比下不同曲率导叶壳体外线形推进泵外特性差异较小，但相较于零曲率和正曲率，负曲率导叶壳体外线形推进泵水力性能有所提高；由于曲率增大，导叶流道内部滞留流体增多、流动性较差，流动损失增大，因此具有收缩性的负曲率导叶内部水力损失最小，可有效降低11.7%，推力系数和推进效率分别提升1.49%和1.15%。 |
| 作者： | 韩金直 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 韩伟;吴应德 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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