轮缘式泵喷推进器的水动力性能分析

摘要

轮缘推进器是一种较为新颖的推进器，没有了传统意义上的“叶梢”和“桨毂”，并将电机集成进导管内，改轴向驱动为径向驱动，具有更好的传动效率，更好的尾部流动、不易发生空泡漩涡等诸多优点。泵喷推进器作为当前先进潜艇推进装置的首选，与其出色的性噪比密不可分。国内外关于两种推进器的研究相对较少，特别是轮缘推进器，而在结构上合理的情况下，如果能有机结合两种推进器的优点，设计一种轮缘式泵喷推进器很有研究意义。
　　本文首先利用ICEM软件对轮缘推进器进行网格划分，计算并分析了轮缘推进器的水动力性能，发现其在避免毂涡的同时引入了轮缘转矩，效率提升并不明显。随后对桨叶进行了变参数分析，发现螺距分布和轮缘转矩很大程度影响着轮缘推进器的水动力性能，其他参数包括有无桨毂对轮缘推进器的水动力性能影响不大。在桨叶变参数分析的基础上提出了一种很有应用价值的轮缘正反等推力桨。
　　接着，对泵喷推进器的水动力性能进行了研究，研究表明泵喷推进器的前置定子能够很好地改善来流，定转子匹配恰当的情况下，能够较大地提升泵喷推进器的水动力性能。
　　最后，根据两种推进器的水动力性能分析结果，以及结构上的可行性，将泵喷推进的轮毂驱动优化为轮缘驱动，同时对转子桨叶参数进行调整，得到一种新式的特种推进器——轮缘式泵喷推进器。在进行了轮缘式泵喷推进器的敞水性能与泵喷推进器敞水对比之后，给出了轮缘式泵喷推进器优化的方向，并进行了轮缘式泵喷推进器无空泡噪声性能分析，并与泵喷推进器的噪声指向性进行了对比分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 轮缘推进器的发展现状

1．2．1 轮缘推进器的构造和发展历程

1．2．2 轮缘推进器的研究意义

1．2．3 国内外研究现状

1．3 泵喷推进器的发展现状

1．3．1 泵喷推进器的构造和发展历程

1．3．2 泵喷推进器的研究意义

1．3．3 国内外研究现状

1．4 论文的主要研究内容

第2章 理论基础及轮缘推进建模过程

2．1 引言

2．2 理论基础

2．2．1 流体力学基本控制方程

2．2．2 湍流模型简述

2．2．3 螺旋桨水动力性能无因次系数

2．3 轮缘推进器建模过程

2．3．1 模型和计算域的建立

2．3．2 网格的划分

2．3．3 计算参数设置

2．4 本章小结

第3章 轮缘推进器的水动力性能分析

3．1 引言

3．2 敞水性能分析

3．3 流场分析

3．3．1 桨叶表面压力分析

3．3．2 桨尾流区速度场分析

3．3．3 涡分布分析

3．4 变参数分析

3．4．1 桨叶数量

3．4．2 盘面比

3．4．3 螺距分布

3．4．4 DJ／D改变影响分析

3．4．5 有无桨毂影DJ／D响分析

3．4．6 轮缘转矩影响分析

3．5 轮缘正反等推力桨

3．5．1 正反等推力推进器的提出

3．5．2 轮缘正反等推力桨的数值模拟验证

3．6 本章小结

第4章 泵喷推进器的水动力性能分析

4．1 引言

4．2 敞水性能分析

4．3 流场分析

4．3．1 导管和转子表面压力分析

4．3．2 流场速度分析

4．3．3 涡分布分析

4．4 定子变参数分析

4．4．1 定子数量

4．4．2 定子安装角度

4．5 本章小结

第5章 轮缘式泵喷推进器的水动力性能分析

5．1 引言

5．2 敞水性能分析

5．3 流场特性分析

5．3．1 桨叶表面压力分析

5．3．2 流场分析

5．3．3 涡分布分析

5．4 轮缘式泵喷推进器的无空泡噪声分析

5．4．1 非定常性能计算结果

5．4．2 声学建模

5．4．3 声压云图分析

5．4．4 声指向性分析

5．4．5 衰减特性分析

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢