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喷水推进泵抗汽蚀技术及叶型优化设计
| 论文题名： | 喷水推进泵抗汽蚀技术及叶型优化设计 |
| 关键词： | 船舶推进;喷水推进泵;奇点分布法;叶轮优化;数值分析;抗汽蚀技术 |
| 摘要： | 喷水推进是一种特殊的船舶推进方式，它是利用推进泵喷出水流的反作用力推动船舶前进。作为喷水推进的关键部件喷水推进泵很容易进入汽蚀工作区域，当喷泵进入汽蚀区后，不仅泵的推力减小、效率下降、噪声(水声)增大，而且会导致泵的叶轮、导叶体和流道的表面金属剥蚀。因此，对于喷水推进泵的抗汽蚀技术研究显得尤为重要。本文通过优化改进喷水推进泵叶轮翼型以及水泵各部件结构来达到提高水泵抗汽蚀技术的目的。 本文利用计算机编程语言(Fortran)对于喷水推进泵进行程序设计。设计采用的是奇点分布法对喷水泵的叶轮机构进行初步设计，把结果作为初始条件应用于叶轮机械的双流面的准三维方法设计，通过迭代计算设计出轴流泵的叶轮。程序中以水泵效率、扬程和汽蚀比转速为多目标优化手段，借助流场求解中的优化迭代技术获得了具有良好通流性能并满足几何约束的叶型设计结果。 本文在喷水推进泵程序设计基础上，利用ProE商业软件，实现叶型三维实体造型的数字化设计与制造的转换，并利用Gambit软件对其进行模型处理，划分网格。通过对于程序设计的喷水推进泵模型的CFD流场计算，分析水泵内部三维流场和性能参数尤其是动叶叶轮的汽蚀程度，找到影响喷水推进泵汽蚀产生的关键部件，分析各部件对汽蚀产生和变化规律的影响程度，通过设计的喷水轴流泵的程序，优化水泵各部件及叶轮设计参数，得到多组不同的水泵模型，进行循环校正计算。通过大量CFD计算结果对比，总结出喷水推进泵最优化设计规律，依据轴流式水泵的通用设计标准对程序设计的水泵模型进行了加工图纸设计。 本文通过对喷水推进泵以及叶型的程序设计，对多组优化结构参数的水泵模型进行Fluent流场计算，得到了大量的水泵性能参数，对这些数据进行分析比较，总结出影响喷水推进泵性能特别是抗汽蚀性能的规律曲线。通过分析可以得到，水泵叶片厚度，转轮叶栅稠密度，轮毂比以及叶顶间隙和后置导叶的参数改变对于水泵扬程、功率、效率特别是汽蚀性能的变化有着较大的影响。 |
| 作者： | 王嘉宁 |
| 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： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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