地下溶洞探測器運載裝置推進(jìn)螺旋槳研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，儲存能源已經(jīng)成為一個重大課題。如果可以將地下由液態(tài)鹽礦床形成的巨大的溶洞空間作為能源的儲備空間意義重大。為了將探測器安全運載到地下溶洞并可靠地在溶洞中邊行進(jìn)邊測量以便了解溶洞內(nèi)部幾何尺寸，研究設(shè)計了探測器運載裝置。本文著重設(shè)計研究了運載裝置的推進(jìn)部分螺旋槳。
　　本文主要分為兩個階段螺旋槳的設(shè)計和基于CFD軟件FLUENT對螺旋槳敞水性能的預(yù)報。螺旋槳的設(shè)計采用了螺旋槳環(huán)流理論方法，在設(shè)計槳葉幾何外形前需要

2、先求解槳葉徑向的環(huán)量分布，首先基于螺旋槳升力線渦模型，引入了離散化馬蹄渦的思想，推導(dǎo)得到將升力線離散化后的螺旋槳轉(zhuǎn)矩和推力，并以螺旋槳效率最佳為原則得到了槳葉徑向的環(huán)量分布;然后選擇了NACA16為槳葉翼型，并結(jié)合升力線理論和已知的最佳環(huán)量分布求解槳葉的幾何形狀，并對螺旋槳進(jìn)行了強(qiáng)度校核和三維建模。螺旋槳模型應(yīng)用Gambit作預(yù)處理，將計算域設(shè)定為直徑是螺旋槳直徑數(shù)倍的圓柱并劃分為動區(qū)域和靜區(qū)域兩部分，入口和出口分別選擇了速度入口邊界和

3、出口邊界，螺旋槳和計算域圓柱表面設(shè)置為壁面，劃分網(wǎng)格后導(dǎo)入FLUENT進(jìn)行數(shù)值模擬計算。在FLUENT中設(shè)定了速度入口、動區(qū)域和壁面條件的參數(shù)，將螺旋槳壁面設(shè)置為隨著動區(qū)域以相同速度和方向旋轉(zhuǎn)，壓力和動量的離散格式均為標(biāo)準(zhǔn)型，湍流動能和湍流耗散率使用QUICK離散格式，求解器為基于壓力的隱式求法即SIMPLES算法。湍流模型分別選擇了標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，重整化的k-ε模型和雷諾應(yīng)力湍流模型，與標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)結(jié)合起來對螺旋槳在不同進(jìn)速下的敞水性