航行器水力喷射推进装置设计与运动研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:a595420725
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海洋中蕴藏着大量的资源,随着陆地资源的不断开发,航行器逐渐被应用到海洋开发勘探。现有的航行器大多采用螺旋桨作为动力驱动,然而螺旋桨驱动存在容易过载和易气蚀等缺点,人们开始喷水推进装置的研发,以解决螺旋桨存在的问题。本文基于喷水推进原理,设计研究了一种新型水力喷射推进装置。首先,根据喷水推进原理,确定了航行器新型喷水推进装置总方案。航行器总布置方案的确定主要通过航行器艇型确定来估算航行器最大阻力,进而确定增压泵的布置方案,通过航行器运动要求,确定航行器喷口的布置方案。其次,根据航行器总方案确定推进装置的关键参数,推进装置的关键参数主要包括:增压泵的选型、喷口的优化设计、电磁阀匹配和能源分析。增压泵的匹配主要通过计算力学模拟计算航行器直航、横移和深沉三种工况下的阻力,同时根据航行器的相似理论和流体损失理论,确定增压泵的选型。利用流体仿真计算,根据喷口的等速核、收缩半径和长径比三方面优化分析,确定喷口的最优参数为:喷口为曲线型、半径260mm和长径比l/d=0.5,同时利用计算公式确定了三个轴向喷口的直径和壁厚。电磁阀的选型通过每个管道支路的最大流量和最大压头确定,最后对能源进行了研究分析,为能源选择提出了参考建议。再次,根据航行器的水力喷射推进装置,对航行器的运动进行研究分析。根据计算力学对航行器的直航行运动和转艏运动计算分析,确定了航行器的直航行运动和转艏运动的速度与阻力参数方程,根据航行器动力学方程,分别确定了航行器两种工况下的推力参数方程,综合复合运动,确定了任意两点之间的运动控制方程,为后续的航行器水力喷射推进系统奠定了基础。最后,进水流道的性能影响着整个推进装置的性能,本文通过力学计算方法,对进水流道数值模拟,得出最优的进水流道性能参数为倾斜角30?、唇部高度30mm和进水口方形,唇部和斜坡为控制点为0.1的二阶贝塞尔曲线。
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