气液两相混合射流反推力测试试验台的研发

摘要

我国作为一个海洋大国,为了更好地对海洋资源进行保护和利用,就需要加强对高性能的水上航行器的研发工作。在对舰船的研究中,对其推进系统的研究占有重要的意义。现有的推进系统包括螺旋桨推进系统、水下喷射推进系统、水下喷气推进系统。在常规推进系统中,由于动力源功率的限制,当遇到需要紧急转向或改变速度的特殊情况时,舰船无法获得足够的推进力。虽然已经有许多学者都在研究两相流喷射推进系统,但两相流的主要动力源还是由高压气体或者高压热空气作为动力源的单一动力源喷射推进方式。
　　本文针对单一动力源水下喷射推进系统中存在的喷射推力的限制,提出了双动力源的气液两相混合射流喷射推进技术。双动力源气液两相混合射流喷射推进系统是以高压水和高压气共同作为动力源,利用气液两相混合喷射产生推力,另外加上正排量泵吸入口处的泵吸作用产生的吸入推力共同组成双动力源气液两相混合射流喷射推进系统的推进力。
　　利用Ansys Fluen软件分别对正排量泵吸水喷射系统、水下高压水喷射、水下高压气喷射、水下气液两相混合喷射进行了仿真分析。
　　在对正排量泵喷水推进系统的仿真研究中获得了较优型吸入口和喷嘴,并验证了吸入推力在正排量泵推进系统的推进力中所占份额达8.5％,验证了正排量泵喷水系统的合理性。
　　通过对水下喷气和喷水的仿真研究得到的流场特性确定了气液两相混合喷射的方式,在不同轮廓曲线和结构尺寸的混合喷嘴中选择了性能较优的组合,主要分析了一级喷嘴喷水式气液两相混合射流混合喷射的方案。通过对水下气液两相喷射的仿真分析验证了两相流混合喷射的可行性,为设计气液两相混合射流喷射推进器提供了参考。
　　根据喷射推力测量需求设计了气液两相混合射流反推力测试试验台。进行了水液压泵站的研制、高压气体动力源的选型。对试验台主要零部件的参数性能进行了介绍,详细解释了试验台的工作原理、相关试验的试验方法和步骤。对试验台的关键零部件的设计作了说明。完成了试验台部分结构的加工制造,根据试验所需采集数据的要求利用Lab Windows/CVI软件研发出了双动力源气液两相混合射流喷射推进试验数据采集处理系统。

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1绪论

1.1 课题的来源、目的和意义

1.2喷射推进技术研究概况

1.3本课题主要技术难点与解决措施

1.4 本文主要研究内容

2气液两相混合射流喷射推进技术概述

2.1气液两相混合射流喷射推进技术的概念

2.2气液两相混合射流喷射推进原理

2.3本章小结

3正排量泵水下喷水推进的仿真研究

3.1.正排量泵水下喷水推进模型

3.2仿真与结果分析

3.3整体模型仿真分析

3.4小结

4气液两相混合射流喷射推进方式仿真研究

4.1水下高压水喷射的流场特性

4.2水下高压气喷射的流场特性

4.3水下气液两相混合喷射的仿真研究

4.4小结

5气液两相混合射流反推力测试试验台

5.1气液两相混合射流反推力测试试验台简介

5.2气液两相混合射流反推力测试试验台结构

5.3 试验实施方案

5.4 小结

6 全文总结及展望

6.1全文总结

6.2存在的问题及展望

参考文献

致谢

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