论文部分内容阅读
本文基于动量定理在螺旋离心泵和混流泵设计理论支撑下设计出一种新型推进泵—螺旋混流泵。通过改变叶片数、进口安放角和包角等几何参数进行不同叶轮型式的研究,确定推进泵特性及推力特性更优且推力特性变化较为稳定的适合于水下航行器使用的螺旋混流泵叶轮型式。本文具体研究工作和结论如下:通过已有模型数值模拟和推进泵动量定理进行螺旋混流泵水力参数确定,结合泵设计理论进行叶轮水力设计。运用Solidworks进行三维建模并采用ANSYS ICEM CFD前处理软件进行网格划分。通过相似定律进行变转速时相应设计工况点流量确定,基于ANSYS CFX和CFX-POST软件进行泵内流特性定常流动数值模拟和径向力非定常流动数值模拟进行分析。通过艇—泵一体系统与螺旋混流泵外特性对比,得出可近似运用裸泵代替艇—泵一体系统进行研究。改变叶轮叶片数、叶片轮缘进口角和包角进行变转速对应设计工况点的螺旋混流泵特性和推进特性分析,当其他叶轮几何参数保持不变时分别改变叶片数、叶片轮缘进口角和包角时叶片数Z=2、叶片轮缘进口角β1a=24o、叶片包角为360o分别为对应参数中螺旋混流泵效率相对较优的叶轮几何参数值。在转速为1500r/min所对应设计工况点进行不同叶片数、叶片轮缘进口角和包角在叶片上的载荷分布和叶片工作面速度变化相关叶轮流道的内部流动特性分析。在非定常流动下进行转速为1500r/min所对应设计工况点相关叶轮几何参数的径向力分析。确定叶片数Z=2、叶片轮缘进口角β1a=24o、叶片包角为330o分别为对应参数中径向力较小的叶轮几何参数值。综合螺旋混流泵外特性、内流特性和径向力的分析,最终确定叶轮相关几何参数叶片数Z=2、叶片轮缘进口角β1a=24o、叶片包角为330o。并进行变转速对应设计工况下的径向力分析,同时进行了变转速时叶轮叶片所受压力载荷分布情况和叶片工作面速度变化情况,从流体内部流动对叶片做功影响来进行泵特性和径向力分析。