航行體水下混合增壓排氣機理研究及其應(yīng)用.pdf

1、　　世界海洋油氣資源勘探、深海科學(xué)考察主要依靠各類水面船舶、海洋平臺以及操縱各類水下航行體等完成。其中，水下航行體的動力系統(tǒng)在工作過程中需要克服外界海水背壓，才能不斷地吸氣、排氣，正常工作。因此，有必要研究與開發(fā)一種水下排氣方式來克服水下航行體的排氣背壓問題。本文以某型水下航行體為研究對象，在水下負(低)壓區(qū)排氣基礎(chǔ)上，提出動力與結(jié)構(gòu)混合增壓水下排氣方式。利用流體力學(xué)理論、試驗優(yōu)化理論以及現(xiàn)代仿真技術(shù)，對動力與結(jié)構(gòu)增壓排氣機理進行了研究

2、，對其結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計與仿真。
　　首先，從水下排氣背壓問題出發(fā)，提出了動力與結(jié)構(gòu)混合增壓水下排氣方式及其結(jié)構(gòu)。利用流體力學(xué)理論，分別建立了動力參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)與其增壓量之間的相互關(guān)系，揭示了混合增壓水下排氣機理。
　　其次，應(yīng)用混合增壓排氣機理，設(shè)計了混合增壓排氣結(jié)構(gòu)。采用數(shù)值模擬的方法，分析了不同支管傾斜角度下三通管內(nèi)高低壓氣體的混合特性，設(shè)計出增壓效果最好的三通管道結(jié)構(gòu)。利用伯努利原理，建立了水平管道結(jié)構(gòu)參數(shù)與其壓降損

3、失之間的相互關(guān)系，得到了在空間約束條件下最優(yōu)的管道結(jié)構(gòu)布置。設(shè)計了空間約束范圍內(nèi)的增壓結(jié)構(gòu)，并采用試驗設(shè)計理論與二次規(guī)劃算法，實現(xiàn)了增壓結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。對比分析了常用二維流線型體的阻力特性，確定并獲得了導(dǎo)流罩的截面形式及其結(jié)構(gòu)參數(shù)
　　最后，在排氣結(jié)構(gòu)三維模型基礎(chǔ)上，進行了混合增壓排氣的仿真分析。分別對比分析了排氣管道的理論與仿真壓降值，三維導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)與二維流線型體的水下流場分布，表明管道結(jié)構(gòu)和導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，并獲得了導(dǎo)流罩的阻