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原文传递无轴泵喷推进器运行特性研究

论文题名：	无轴泵喷推进器运行特性研究
关键词：	无轴泵喷推进器;运行特性;压力脉动
摘要：	无轴泵喷推进器是一种较为新颖的船艇推进方式，当前无轴泵喷的运行特性是船艇推进领域的研究热点，特别是噪声特性已成为关注的重点。本文以一台无轴泵喷推进器为例，采用试验测试和数值模拟相结合的方法对无轴泵喷推进器运行特性进行研究，重点研究了无轴泵喷推进器噪声主要激励源流动压力脉动的变化规律，并分析了工况和叶片主要参数对无轴泵喷推进器内压力脉动的影响。本文的主要研究工作和取得成果如下：　　1．较为详细地介绍了船艇推进器发展历程、泵类推进器设计理论、试验测试和数值模拟等方面的研究进展和取得的成果，指出了无轴泵喷推进器研究存在的不足以及发展趋势。　　2．搭建了无轴泵喷推进器多场性能同步测试试验台，对不同流量（0.6Qd~1.2Qd）和不同转速（900r/min、1200r/min和1450r/min）下模型泵喷的运行特性进行了测试，分析了外特性、振动特性等性能随流量和转速的变化情况。试验结果表明：（1）随着流量的增加，模型泵喷扬程和功率逐渐减小，效率先增大后减小；不同工况下模型泵喷进出口振动速度主频均在轴频，出口振动大于进口振动；偏工况运行时，模型泵喷进出口振动速度大幅增加；（2）随着转速的增加，模型泵喷扬程和功率逐渐增大，低转速时最高效率点向大流量偏移；不同转速下进出口振动速度主频均在轴频，且振动速度主频处幅值随转速增加而明显增大；（3）模型泵喷扬程和功率基本满足泵的相似定律。　　3．采用雷诺时均方程和RNGk-?湍流模型对1450r/min转速时不同流量（0.6Qd~1.2Qd）下模型泵喷内流进行了数值模拟，重点分析了流量变化对模型泵喷非定常压力脉动的影响。数值模拟结果表明：（1）随着流量的增加，模型泵喷推力逐渐减小，流场内压力减小，速度和湍动能增大；（2）各工况下叶轮轮缘和叶轮中部流动诱导压力脉动主频在轴频，叶轮进出口中心压力脉动主频略低于轴频；设计工况时模型泵喷流场内压力脉动较小。　　4．采用数值模拟方法研究了叶片安放角（-4°、-2°、0°、+2°和+4°）、叶片数（5、6和7）和轮毂比（0.20、0.23和0.25）等叶片参数对无轴泵喷推进器压力脉动等运行特性的影响。研究结果表明：（1）随着叶片安放角的增大，模型泵喷推力逐渐增大；叶片工作面和背面的压力呈减小的趋势；叶轮进出口轮缘和中部压力脉动主频处幅值略微增大；（2）随着叶片数的增多，模型泵喷推力逐渐增大；叶片表面压力分布趋于均匀；叶轮内压力脉动呈现减小的趋势，流场内压力脉动主频处幅值减小；（3）随着轮毂比的增大，模型泵喷推力略微减小；叶片工作面压力增大，叶片背面压力减小；叶轮进出口轮缘处压力脉动变化较小，中部压力脉动逐渐增大，中心处压力脉动略微减小。
作者：	吴泽瑾
专业：	动力工程及工程热物理
导师：	谈明高;刘厚林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2021