噴水推進泵轉(zhuǎn)速控制及軸向推力研究.pdf

1、隨著海上輸運高速化和海軍攻擊型艦艇現(xiàn)代化的趨勢，由于泵噴水推進器優(yōu)越的水力性能和結(jié)構(gòu)特性的優(yōu)勢使其適用和需求范圍愈來愈廣。對旋軸流泵由于其結(jié)構(gòu)緊湊，空化性能好，高效區(qū)寬等優(yōu)點，被認為是噴水推進器的理想動力源。但是對旋軸流式噴水推進泵偏離設(shè)計工況特別是在小流量區(qū)域運行時效率較低，致使噴水推進系統(tǒng)工作效率低。另外，噴水推進泵的工作動力為軸向推力，研究軸向推力及其空化條件下的特征具有重要意義。
　　本文利用數(shù)值模擬方法，對旋軸流式噴水推

2、進泵的轉(zhuǎn)速控制方法及軸向推力進行了系統(tǒng)研究，研究工作和主要結(jié)論有:
　　1.系統(tǒng)地介紹了關(guān)于噴水推進泵效率和軸向推力方面的研究現(xiàn)狀，并進行了總結(jié)和分析。介紹了噴水推進的原理，分析了噴水推進的泵理論，研究了推力產(chǎn)生的機理及控制方法，對兩種推力計算方法的進行比較分析。
　　2.研究了比較準確的噴水推進泵外特性的數(shù)值計算方法。對噴水推進泵的三維建模，劃分網(wǎng)格，邊界條件和湍流模型的選擇進行了分析，然后確定了合理的計算方法。
　

3、　3.運用CFX軟件，研究了噴水推進泵的轉(zhuǎn)速控制方法。當噴水推進泵偏離設(shè)計工況時，分別改變首次級葉輪的轉(zhuǎn)速。研究發(fā)現(xiàn)，當流量大于1.0Qd時，提高次級葉輪轉(zhuǎn)速，噴水推進泵的效率提高;當流量小于1.0Qd時，降低首級葉輪轉(zhuǎn)速，噴水推進泵的效率提高，得到各個工況下的最優(yōu)轉(zhuǎn)速。在0.9Qd時，降低首級葉輪到最優(yōu)轉(zhuǎn)速后，首級葉輪進口沖角減小，泵內(nèi)湍動能變小，紊流程度減弱，湍流耗散率降低，流動損失減小，噴水推進泵效率提高。
　　4.研究了轉(zhuǎn)

4、速控制方法對噴水推進泵進口預(yù)旋的影響。研究發(fā)現(xiàn)，小流量工況下，噴水推進泵內(nèi)出現(xiàn)不穩(wěn)定流動，同時首級葉輪進口出現(xiàn)預(yù)旋。對比了轉(zhuǎn)速改變前后噴水推進泵軸面速度分布，結(jié)果顯示降低首級葉輪轉(zhuǎn)速后，進口預(yù)旋消失，首級葉輪內(nèi)流動改善，但是次級葉輪和導葉內(nèi)的不穩(wěn)定流動區(qū)域增大。
　　5.對噴水推進泵軸向推力進行了數(shù)值計算，分析了空化條件下的軸向推力特征。研究發(fā)現(xiàn)，泵的軸向推力曲線在0.6Qd～0.4Qd出現(xiàn)正斜率現(xiàn)象，分別計算了兩級葉輪的軸向推力