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原文传递喷水推进泵流场数值模拟分析

论文题名：	喷水推进泵流场数值模拟分析
关键词：	喷水推进泵;流场数值;抗汽蚀性;叶片厚度;优化设计;汽蚀性能;模拟计算;液流角;速度矩;最大厚度;效率;方案;叶片进口边位置;喷水推进系统;计算流体软件;反问题;奇点分布法;结构及性能;轴面流线;预测
摘要：	喷水推进是一种特殊的推进方式,已经被广泛的应用在高性能舰船上。喷水推进泵作为喷水推进系统的主体,与普通水泵相比,在过流能力、泵效率、抗汽蚀性能及结构等方面都有更高的要求。因此,设计出大流量、高效率及抗汽蚀性能好的喷水推进泵是目前迫切需要解决的问题。　　本文基于两类相对流面理论,在给定泵轴面流道形状的基础上、以速度矩分布和叶片厚度分布为已知条件,应用奇点分布法对喷水推进泵进行准三维反问题优化设计,并通过Fortran语言编程来实现这一过程。　　完成对喷水推进泵的三维建模,并应用计算流体软件Fluent对其进行内部流场数值模拟计算。根据计算结果预估泵的扬程、效率、轴功率等外特性,并通过分析泵内部压力分布、速度矢量分布等掌握泵内流动情况,预测易汽蚀区域。　　本文在反问题设计过程中,对叶片的设计尝试了多种方案,包括改变沿轴面流线的速度矩分布方式、叶片进口液流角、叶片厚度最大位置等。通过数值模拟计算,分析这些方案的优劣,最终确定出满足设计要求的叶型。结果表明:(1)控制叶片的速度矩分布,能有效控制叶片的负荷分布,从而在一定程度上保证泵的抗汽蚀性能。(2)叶片进口液流角的不同对泵的性能影响很大,根据设计工况点,选择合适的液流角,在保证效率的同时可有好的抗汽蚀性。(3)通过计算可知,叶片最大厚度位置的不同对于泵的抗汽蚀性有一定的影响。将最大厚度位置适量后移,有利于提高泵的抗汽蚀性能。(4)叶片进口边位置的不同对泵的结构及性能也有很大的改变。不同方案的对比计算为泵的改进设计提供了有力的依据。　　最后,根据前面的计算分析确定泵的最终设计方案,提高转速,并通过流场计算预测泵的性能。
作者：	舒春英
专业：	动力机械及工程
导师：	谭智勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文