底板式全回转喷水推进器的设计与性能研究

摘要

船舶喷水推进的发展，都是向着振动小、噪声低、阻力小、效率高等方向。本文主要为了应对特殊的工作环境，来进行设计的一款底板式全回转喷水推进器，该推进器转弯半径小，适合船舶在浅滩暗礁多的水域航行。论文依据一艘巡逻艇的常规参数进行整个喷水推进系统的设计与分析；建立相应的仿真模型，采用CFD分析喷水推进泵内流场水力性能，根据分析结果来不断改进模型以到最佳效果；之后对喷水推进系统的全回转传动结构进行设计；最后在循环水槽中进行比例模型试验，对设计的喷射泵进行效果验证与分析。
　　本文的主要工作为以下几方面：
　　（1）根据巡逻艇的船型、尺寸、性能等方面的要求得出装配主机型号和喷射泵设计所需要的主要参数，包括泵的类型、扬程、流量、转速等。初步计算得出喷射泵的尺寸和叶轮尺寸，通过SolidWorks软件建立仿真模型。
　　（2）依据得到的基本参数建立不同的叶轮模型以及喷水推进泵壳体几何模型，利用CFD进行不同工况下的分析。主要分为不同叶片数、不同叶片厚度、不同叶顶间隙条件下的三种情况。根据分析结果选择合适的叶片数目、最优叶片厚度和最佳叶顶间隙，确立最终的喷射泵主体结构。
　　（3）依据装配主机的型号、功率和喷射泵所需功率来设计整个喷水推进系统的传动机构，喷水推进泵的工作方式为全回转，采用无舵方式来改变航向，并且安装在船底部与船底平齐，因此对于传动结构进行了特殊的设计，使其达到360°全回转的要求。
　　（4）对设计的不同工况下的仿真模型，利用3D打印机打印，然后在循环水槽中进行试验验证，通过试验验证了CFD预报的准确性，并且表明本文设计的喷射泵能够达到船舶航行的要求。

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第1章 绪 论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国外底板式喷水推进器的发展及现状

1.3 国内底板式喷水推进器的发展及现状

1.4 底板式全回转喷水推进器

1.5 本文主要研究内容

第2章 底板式全回转喷水推进系统参数的计算

2.1喷水推进理论

2.2 船舶阻力计算

2.3 巡逻艇的主机选型

2.4 喷水推进泵主要参数的选择

2.5 喷水推进泵结构设计

2.6本章小结

第3章 喷水推进泵的内流场数值分析

3.1 喷水推进系统的数值分析理论

3.2 网格的画分

3.3 边界条件的设置

3.4 不同叶片数条件的CFD计算分析

3.5 不同叶片厚度条件的CFD计算分析

3.6 不同叶顶间隙的CFD计算分析

3.7 本章小结

第4章 底板式全回转喷水推进器的传动机构设计

4.1 技术参数与机构简图

4.2 主要零部件的结构设计

4.3 本章小结

第5章 喷水推进泵推力测定试验

5.1 试验目的

5.2 试验理论依据

5.3 试验台架及设备

5.4 试验模型

5.5 试验方法

5.6试验数据采集及误差分析

5.7本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢