液氧离心泵水力设计方法的研究

摘要

液氧泵的研制任务就是设计一台高效率的液氧离心泵。以该泵为核心设备的地面液氧加注系统,能够将液氧从地面高品质地泵送至长征系列运载火箭上的液氧贮箱。
　　本文研究了一种在国内航天地面加注系统从未有过的,与全流道全三维流场的水力数值计算方法相结合的,“反-正-反”迭代耦合的新型水力设计方法,来设计确定液氧泵的水力参数。通过本文研究的新型水力设计方法研制出来的液氧离心泵,经发射场试验证明,其水力性能不仅完全满足地面液氧加注系统的要求,并且泵效率较高。
　　这种迭代耦合新型水力设计方法的具体研究内容为:先采用“反问题”设计,根据该液氧泵研制任务的参数特点——低比速离心泵,选择适合于该具体工况低比速液氧离心泵的一维水力方法。再进行“正问题”计算,本文采用的是全流道全三维流场的CFD数值计算方法,通过正确选择适合该类泵的计算模型和正确设置各项参数,该全流道全三维流场的数值计算收敛,并提供了一种直观形象的流场形态,数值计算结果反应了泵内水力的真实情况、揭示出泵内液流运动的规律、并能在计算机设计阶段分析发现泵水力设计的问题和不足。“正问题”计算发现问题后,再通过“反问题”修改设计,“正问题”再次计算及分析。就这样多次迭代耦合地反复修改水力设计,直至最终计算结果显示,流场已最优化。
　　通过这种新型水力设计方法的研究效果证实,该方法可以在设计阶段即实现对泵性能的评价,从而设计出最优化的离心泵,并大幅缩短研制周期和费用。研究出的这种实用有效的新型水力设计方法,将对提高今后的国内航天加注等用泵的研制水平起到极大地推动作用。

目录

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1课题的目的、意义和背景

1.2液氧泵国内外的研究与发展现状

1.3液氧泵研究领域前人研究成果

1.4本文研究的主要内容

第2章 液氧泵过流部件的一维反问题设计

2.1对液氧泵的设计要求

2.2液氧泵的比转速

2.3叶轮的一维水力反问题设计

2.4螺旋形压水室的一维水力反问题设计

2.5本章小结

第3章 液氧泵全流道全三维流场正问题计算及分析

3.1泵全流道全三维流场正问题计算及分析的目的

3.2泵内液氧流动数值模拟方法

3.3 液氧泵全流场的三维建模及网格划分

3.4 多重参考坐标系及边界条件

3.5 数值计算结果及分析

3.6 本章小结

第4章 液氧泵“反—正—反”迭代耦合

4.1“反—正—反”迭代耦合

4.2再次全流道全三维流场正问题数值计算

4.3 本章小结

第5章 液氧泵的试验

5.1 液氧泵的液氮试验

5.2 液氧泵在XX基地液氧加注系统中的试验

5.3 本章小结

结论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢

个人简历