一、HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS AND OPTIMIZATION DESIGN OF EFFICIENT AXIAL-FLOW BLAST WITH LOW NOISE AND ENERGY SAVING（论文文献综述）
焦伟轩[1]（2021）在《浅水区喷水推进泵装置启航阶段进水口水下吸入涡流动机理及控制研究》文中进行了进一步梳理当前,喷水推进技术在现代两栖远征战车、大中型海军登陆舰艇以及民用游艇等舰船上广泛应用。这类喷水推进船往往需要在浅水航道或浅水区内航行,由于船舶所处水域水深浅,喷水推进泵装置进水口距离河床距离较近,此时若船舶处于启航状态,在喷水推进泵装置启动时进水口下方极易形成水下吸入涡。因此为拓宽喷水推进泵装置在浅水区水力稳定运行范围,保证喷水推进装置的安全可靠运行,对浅水区喷水推进泵装置启航状态下进水口水下吸入涡流动机理和防治措施研究显得十分必要。在此背景下,本文以模型实验为主要研究手段,设计建立了喷水推进泵装置进水口水力性能与推力测试系统,同时实现了对喷水推进泵装置进水口水下吸入涡的可视化和定量化研究以及对推力的直接测量,结合数值模拟,分别对吸入涡流动特性、瞬时推力脉动特性以及吸入涡防治措施等方面展开研究。获得主要研究成果如下:（1）采用数值模拟方法对进水口水下吸入涡影响因素进行研究,探明了几何参数和流动参数对吸入涡的影响规律,船底净空隙是影响进水口水下吸入涡形成的关键因素,进水口吸入流量的增大会促进吸入涡的发展。船底净空隙越小,进水口吸入流量越大,吸入涡越容易产生。（2）采用高速摄像技术对进水口水下吸入涡进行捕捉分析,揭示了吸入涡的典型形态特征,阐明了吸入涡形成的必要条件及其演化过程。在船底净空隙不变前提下,研究了不同水深吃水比和不同转速工况下吸入涡的形态和演化规律。实验结果表明:进水口水下吸入涡为进水口下方立轴漩涡,空间运动主要为展向运动,其形态不受水深吃水比和转速工况影响,外形类似龙卷风状,呈现出上粗下细的形态,基本沿涡中心轴对称;采用拓扑分析法对吸入涡形成规律和条件分析发现,河床底部存在逆压梯度、河床与进水口之间存在上升水流以及周围环境流体有旋是进水口水下吸入涡形成的三大条件;典型进水口水下吸入涡基本在固定位置发生、发展和湮灭,其演化过程可分为前兆、初生、发展、削弱以及消失五大阶段;基于数理统计方法对进水口水下吸入涡发生规律进行总结发现,随着水深吃水比的增大,吸入涡演化历时明显延长,而随着转速的增大,吸入涡演化历时缩短,但发生频率明显增大。（3）采用测力传感器对喷水推进泵装置瞬时推力进行直接测量,理论分析了喷水推进泵装置产生的推力具有周期性脉动特性,实验验证并获得了喷水推进泵装置周期性脉动的时频特性,探明了转速工况的改变对瞬时推力脉动特性的影响规律。实验结果表明:由于高速旋转叶轮与静止导叶之间存在强烈的动静干涉作用,导致导叶出口速度存在周期性脉动,因此喷水推进泵装置瞬时推力具有周期性脉动;经快速傅里叶变换结果表明瞬时推力脉动主频为3倍转频,次主频为1倍转频,低频脉动占主导地位,频率大于250Hz后,推力脉动幅值明显减弱,并趋近于零;经小波变换后结果发现,小波变换时频分布图可有效反应瞬时推力在时间和频率尺度下的全局信息,高能量区主要集中在150Hz以下的低频区,在（80～300）Hz频率区域内存在由转频等低频信号调制作用引发显着的明暗交替纹理现象;不同转速工况下瞬时推力脉动主频均为3倍转频,次主频均为1倍转频。（4）基于V3V三维流速场测试技术,分别对有无可见涡时段吸入涡发生区域三维流速场进行测量分析,重点分析了吸入涡发生时五个关键阶段涡量场随时间变化规律。实验结果表明:流线和涡量并不能单独作为漩涡是否存在的判据,基于V3V实验、流速场和涡量场综合对比分析可作为吸入涡发生与否的判别依据,并能有效获得吸入涡发生位置和相关流动特性等关键信息;通过对吸入涡不同演化阶段涡量变化分析发现,随着时间演化,吸入涡涡量先增大后减小,在发展阶段达到最大;吸入涡内圆周速度沿半径方向先增大后减小,属于强迫涡和自由涡组合而成的复合涡;分别采用Q准则、λ2准则以及λci准则对吸入涡结构进行识别,Q准则和λ2准则对吸入涡识别效果较好,但其对阈值依赖性强,而吸入涡漩涡能量较低,因此通过第二代涡识别方法会导致涡破碎现象发生,仅在河床处捕捉到垂直向上且连续的吸入涡涡管结构。（5）进水口水下吸入涡发生位置处压力脉动信号具有强烈的非线性特征,采用高频动态水压力传感器获得了进水口正下方河床处动态水压脉动数据,探明了吸入涡诱导的压力脉动信号的时频特性。实验结果表明:吸入涡的发生会诱导压力脉动幅值出现突降后恢复的现象,由进水口水下吸入涡诱发的特征低频频率为0.28Hz,此频率对应幅值远大于其他频率幅值,且此频率不随水深吃水比和转速工况改变而变化,说明吸入涡诱导的低频压力脉动占绝对主导地位。基于混沌时间序列分析理论揭示了吸入涡诱导的压力脉动信号的混沌特性,重构了压力脉动信号的非线性相空间,阐明了压力脉动信号的非线性特征。研究发现,无可见涡和有可见涡时段下测点的压力脉动信号均具有混沌特性,其相空间三维轨迹均呈现出奇异吸引子特征,其中吸入涡诱导的压力脉动信号的奇异吸引子结构更加复杂,压力脉动信号混沌特性更强。（6）基于数值模拟分别从控涡策略和防涡措施两方面提出进水口水下吸入涡防治策略。喷水推进船舶在浅水区域启航时,为了避免和减少吸入涡发生,应先低转速启动,再高速巡航。建议对狭水道、港口航道以及其它沿岸的浅水水域局部区域开挖梯形槽以增大喷水推进泵装置进水口与河床之间距离,喷水推进船舶在梯形槽区域进行启动,可以有效抑制吸入涡的产生。
陈新响[2]（2020）在《船用离心泵运行特性研究》文中研究表明与普通离心泵相比,由于舱室空间、运行环境以及舰船的特殊性能需求,船用离心泵工作运行条件更为复杂。当前船用离心泵的研究对于摇摆和倾斜等实船运行条件基本不予考虑,使得现有成果的实际应用受到了较多限制。为了更好地研究和掌握实船上离心泵的内部流动情况,本文搭建船用泵摇摆试验台,模拟船用泵在特定海况下的倾斜和摇摆运动,从而研究倾斜及摇摆条件下泵的运行特性,并结合数值模拟方法探索其对泵内部流动、能量性能和压力脉动等特性的作用机理。同时针对船用离心泵工作空间小、弯管多等特点,研究不同进出口管路对泵性能的影响以及不同形状管路下弯管内部流场的压力、速度及压力脉动等特征。本文主要工作和创造性成果有:1.总结了目前国内外船用泵及其弯管内流动的研究进展以及离心泵压力脉动、流动诱导振动的研究现状,并阐述了船用泵的摇摆规律模型。2.创新设计了船用泵倾斜及摇摆试验装置,首次实现了船用泵倾斜和摇摆条件下能量性能、压力脉动和诱导振动等特性的同步测试。泵不同倾斜角度下的能量性能测试结果表明:（1）随着倾斜角度的增加,泵扬程增量逐渐增加。在不同工况下无论左倾还是右倾模型泵扬程均高于正常工作情况时的扬程,最大增幅达2.3%。（2）倾斜对效率的影响总体比较小,但随着倾角的增大,在大流量工况下泵左倾时的效率均高于泵右倾的效率。3.不同倾角下模型泵压力脉动特性和流动诱导振动特征的试验测试表明:（1）蜗壳第Ⅱ断面监测点P1、第Ⅳ断面监测点P2的压力脉动幅值随着左倾斜角度的增大而升高,并随着右倾斜角度的增大波动减小,而蜗壳第Ⅵ断面监测点P3和隔舌正对面监测点P4的压力脉动规律变化复杂且较为相似。（2）随着倾角的增加,各监测点叶频和轴频处压力脉动幅值整体上呈增大趋势,叶频处幅值最大增幅为27.49%,轴频处幅值最大增幅为29.14%。（3）在左倾和右倾相同角度时,向左倾斜时泵内各监测点的振动幅值变化较大,而向右倾斜时幅值变化相对较小。（4）各监测点的最大振动加速度整体上随着左倾斜角度的增大而逐渐增加,最大增幅达17.16%;随着右倾斜角度的增加在小幅波动,平均变化幅度为4.50%。4.以一比转数为78的船用离心泵作为研究模型,采用CFD方法研究了倾斜角度对泵能量性能、内部流动和压力脉动等影响规律,结果表明:（1）随着倾斜角度的增加,模型泵扬程、功率等参数变幅整体呈增大趋势,泵左倾25°时和泵右倾25°时,扬程最大增幅分别为1.30%和1.90%。（2）泵倾斜时进口管内低压区面积变小,并在蜗壳出口的低速区内产生明显的漩涡。（3）倾斜时泵内各监测点主频处压力脉动幅值增大,平均增幅为8.1%。5.船用离心泵不同摇摆角度和摇摆周期下的压力脉动和振动试验研究表明:（1）随着摇摆角度的增加,泵内压力脉动峰峰值也逐渐增加,最大增幅达到8.56%;在不同摇摆周期下,泵内各监测点的叶频处压力脉动幅值均呈现明显的规律性,且随着摇摆周期的增加压力脉动峰峰值均先增加后减小,最大变幅17.63%。（2）随着摇摆角度的增加,模型泵振动幅值也逐渐增大,最大增幅达到7.53%;随着摇摆周期增加,除了泵出口法兰处监测点M1之外,各监测点的最大振动加速度值总体呈减小趋势,最大减幅达9.14%;摇摆与倾斜角度相同时,摇摆下各监测点振动加速度值略有增加,在电机底座监测点M6最大增加了5.80%。6.采用数值模拟方法研究了进口管路转弯角度、转向半径和直管长度等对船用离心泵能量性能和内部流场的影响,结果表明:（1）随着进口弯管的转弯角度α增大,泵的扬程和效率均逐渐减小,最大减幅分别为0.8%和3.2个百分点;弯头内侧压力值逐渐减小,外侧压力值增大,相应的内外压力差值增大;泵进口法兰处监测点P0压力脉动幅值减小,减幅最大为27.3%。（2）随着转向半径R增大,泵的扬程逐渐增大,最大增加了1.2%;效率逐渐增高,最高增加5.4个百分点;弯头内侧压力值逐渐增加,外侧压力值和内外压力差值逐渐减小;进口法兰处P0点压力脉动幅值增加,增幅为67.8%。（3）随着直管段长度L的增大,扬程和效率变化较小,分别增加了0.4%和1.2个百分点;弯头内侧、外侧压力值和速度值比较平稳,变化较小;进口法兰处P0点压力脉动幅值变大,增幅达76.5%。7.采用数值模拟方法研究了3种不同形式出口管路对模型泵的能量性能和管路内压力、速度及压力脉动等特征的影响,结果表明:（1）随着出口弯管转弯角度α的增加,泵扬程先减小后增加,在α=90?时最小;效率逐渐降低,最大减幅3.8个百分点;转弯处内侧、外侧压力值先减小后增加,内外压力差值先增加后减小;泵出口法兰处监测点P5主频处压力脉动幅值先增大后减小,在α=90?时达最大值,最大增幅为2.5%。（2）随着转向半径R增大,泵的扬程和效率均逐渐增加,最大增幅分别为2.4%和6.4个百分点;弯头内侧压力值逐渐增加,外侧压力值小幅平缓降低,内外压力差值逐渐减小;出口法兰处P5点主频处压力脉动幅值先增加后减小,变幅较小,最大变幅仅为0.4%。（3）随着直管段长度L的增大,扬程和效率均是先增加后减小,最大增幅分别为1.8%和1.5个百分点;内侧、外侧压力值均小幅增加,而内外压力差值逐渐减小,变化量较小且均趋于平稳;随着出口直管段长度L增加,出口法兰处P5点主频处压力脉动幅值逐渐减小,减幅为3.0%。（4）相对于进口弯管,出口弯管参数在更大程度上影响着泵的能量性能,且出口弯管的转弯半径和转弯角度对模型泵能量性能的影响更为显着。
柳祝勋[3]（2019）在《海水淡化柱塞式高压泵与能量回收一体机数值模拟与试验研究》文中认为近年来,为了解决海岛、远洋舰船、钻井平台等缺乏淡水资源场合的用水问题,中小型海水淡化装置的使用需求猛增。柱塞式能量回收一体机是海水淡化系统中的重要组成元件,其泵端将海水压力提高,以达到反渗透膜法海水淡化的压力要求,同时其马达端回收高压废水中的能量,起到节能减排的作用。然而一体机在运转过程中产生的流量、压力脉动和空化现象,易诱导一体机产生严重的振动和噪声难题,影响海水淡化系统的低噪、稳定运行。本文针对海水淡化柱塞式能量回收一体机内部的流量压力特性开展了一系列数值模拟和试验研究工作,为柱塞式能量回收一体机的减振降噪等优化提供了理论依据。本文的主要研究内容和成果主要如下:（1）针对海水淡化柱塞式能量回收一体机的内部构造,将泵端与马达端独立建模,对其泵端进行柱塞腔流量压力求解和出口流量压力求解,并针对马达端进行柱塞腔流量压力求解和进口流量求解。对比分析了不同转速下的泵端出口动态流量,得出一个旋转周期下出口流量脉动与转速的关系。针对不同阻尼槽参数下的出口流量脉动率进行分析对比,优化了阻尼槽的几何参数。（2）在考虑介质的动态弹性模量的情况下,基于Schnerr-Sauer空化模型分别对泵端以及马达端的空化流动进行了数值模拟,分析了能量回收一体机内部空穴形态云图随时间的变化过程,发现一体机内的空化现象主要出现在泵端的阻尼槽与柱塞腔内部。分析了空化状态下柱塞腔内压力随时间的变化,发现柱塞腔内发生空化的起始时间。针对配流盘闭死区与柱塞腔初始位置配错角的关系,通过改变泵端配错角的方式,优化了柱塞腔内的压力脉动率。（3）为了分析不同工况下海水淡化柱塞式能量回收一体机泵端的压力脉动特性,在泵端进出口分别布置压力脉动监测点,分别在转速为800r/min、1000r/min、1200r/min、1450r/min（额定转速）、1600r/min和出口压力为4.5MPa、5.5MPa、6.5MPa、7.5MPa等九种工况下进行了一系列压力脉动测量试验。压力脉动时域测量结果表明,柱塞式一体机泵端进出口的压力脉动率曲线的基波呈现出三角波的形状,随着转速的增加基波振幅衰减,而谐波的振幅逐渐增大;同时,进口压力脉动曲线波形随着转速增加产生不规律变化。压力脉动频域分析结果表明,在低转速工况下轴频是泵端出口的主要影响频率,随着转速提高,柱塞倍频成为主要影响因素,并在轴频3Z（Z为整数）倍出现谐波。随着泵端出口压力的不断增加,出口压力脉动幅值在轴频和柱塞倍频处的压力脉动幅值不断增大,压力脉动率基本不变,且频率分布更为集中;进口的压力脉动率幅值在轴频处降低,而在柱塞倍频处升高。本文的研究成果,对柱塞式海水淡化一体机的优化设计和稳定运行具有指导价值。
李中恒[4]（2019）在《双涵道喷水推进泵结构及水力性能研究》文中研究说明传统方法上,研究者主要采用大功率、大直径、低轴转速的动力装置,来提升喷水推进泵的性能。但是降低叶轮轴转速,会导致中心流域叶轮上流速较低,做工效率下降。为了解决此问题,我们设计了一种并联结构的双涵道喷水推进泵。通过数值模拟方法对双涵道泵水力性能进行初步研究,并为此类推进泵的设计提供参考。本文的研究内容及最终结果如下:1.确定双涵道泵的结构和叶轮尺寸和最优涵道比。绘制外泵时应该研究合适的轮毂比,考虑中空对轮毂强度的影响,通过计算抗扭截面模量得到外泵尺寸。以单泵的计算方法先研究各自的水力特性,确立最优涵道比。对比不同组的双涵道泵的水力性能,尤其是外泵轮毂比对水力性能的影响。定义无量纲参数C为单位总进口面积流量增幅,当内外涵道比为0.45时,流量增幅最大,双涵道泵比普通轴流泵推力提升约9%。单位面积流量随着轮毂比增大,轴流泵在马鞍区到工况点扬程明显较小轴流泵提升更大,效率变化不明显,但是在工况点时扬程下降明显,效率上整体稍有下降。2.研究喷管形状对水力性能影响。定义无量纲参数喷管收缩系数,设计三种不同的出口喷管,研究喷管收缩系数对双涵道泵性能的影响,挑选三种类型喷管的最优收缩系数。3.研究双涵道泵的性能优劣。对最佳收缩比下的三种不同喷管下的双涵道泵进行数值模拟,进一步更深入仔细得阐述了双涵道泵推进器的各项性能。其中喷管收缩比为0.4的单喷管双涵道泵拥有较好的水力性能,但是对比普通轴流泵,扬程约低12%,效率约低6%。结果表明:双涵道喷水推进泵借鉴了航空发动机的结构,推力提升约9%,工况点附近的适应性很强,扬程流量变化平缓,叶轮受力均匀,出口流动稳定。缺点在于在高效区域较窄,较低工况下适应力有所不足,扬程下降约12%,效率下降约6%。
余超[5]（2019）在《基于鲟鱼的仿生翼型设计及其性能研究》文中研究说明水力机械叶片的翼型大多是采用NACA系列的翼型,但NACA系列翼型的设计是基于气体环境,若将其应用在水力机械上,这会在一定程度上影响其性能,研究发现鲟鱼的外形曲线具有较好的减阻效果。因此,本文以鲟鱼为研究对象,采用高精度的三维逆向扫描技术提取鲟鱼的几何特征,根据鲟鱼的外形曲线建立无量纲化的点坐标系,通过最小二乘法将多次扫描数据进行拟合,构建基于鲟鱼的仿生翼型,采用数值模拟的方法对鲟鱼仿生翼型的升阻特性,翼尖涡流,压力分布进行了分析。同时借助大涡模拟（LES）对翼型前缘骨线进了优化设计,在此基础上,借助高速摄像技术对优化后的仿生翼型在不同攻角下的空化特性及单个周期内的空化发展过程进行了实验研究。本文主要结论如下:（1）在达到失速攻角之前,鲟鱼仿生翼型的升力系数大于NACA0012和NACA0015翼型;相同雷诺数下,鲟鱼仿生翼型的失速攻角与NACA0012翼型相近,小于NACA0015翼型;NACA0012和NACA0015翼型比鲟鱼翼型更易产生和扩散翼尖涡流。（2）优化后的翼型升力系数与阻力系数变化的幅度非常小,然而相比于NACA0012和NACA0015翼型仍具有较好的升阻特性,且优化后的翼型在一定程度上能减缓翼型前缘的空化。（3）实验中,优化后的翼型的临界空化角在10°与12°之间,随着攻角的增大,前缘的空化区域逐渐增大,翼型的最大厚度处至后缘之间也更易发生云空化。上述研究方法与结果能为基于鲟鱼的仿生翼型设计与优化等方面的研究提供借鉴。
李小军[6]（2019）在《船舶弹性桨-轴流固耦合及纵向振动特性研究》文中指出随着船舶的大型化发展以及减振降噪要求的提升,大侧斜桨、复合材料桨等新型高效螺旋桨广泛应用,导致桨的弹性效应越来越明显,且螺旋桨与流体之间的非线性耦合作用更加复杂。螺旋桨弹性效应除了影响水动力特性和结构性能外,也会强化桨和轴系之间的耦合振动特性,并对纵向激励力传递特性产生影响。本文依托于国家自然科学基金重点项目,以西江干线某多用途货船的推进轴系及其螺旋桨为研究对象,建立弹性桨-轴模型,考虑螺旋桨的弹性效应,运用数值仿真分析方法,研究桨叶弹性效应对于流场水动力特性、桨-轴耦合振动特性以及激励力传递特性的影响。主要内容及结论如下:（1）弹性桨-轴流固耦合特性分析。建立螺旋桨及轴系的三维模型,在均匀流场和模拟伴流场中对桨-轴进行双向流固耦合计算,研究桨叶弹性效应对流场水动力特性、结构性能以及轴向激励力的影响。结果表明:桨叶弹性效应增加流场的不稳定性,导致流场脉动压力和纵向激励力的幅值波动范围更大;在不同进速系数下,桨叶弹性效应对敞水性能影响不同;随着桨叶弹性增加,弹性桨的变形量和应变增加,应力降低。（2）弹性桨-轴纵向耦合振动特性分析。分别建立弹性桨、质量点桨-轴和弹性桨-轴三种模型,通过模态分析研究桨叶和轴系之间的纵向耦合振动机理。在此基础上,分析流体附加质量和流场载荷对桨-轴固有振动特性影响。结果表明:弹性桨-轴的纵向模态分布中包含弹性桨和质量点桨-轴各自的纵向模态振型;附水质量降低结构的固有频率,且桨叶弹性效应削弱附水质量影响;流场载荷作为预应力略微提高桨-轴固有振动频率,且桨叶弹性效应削弱流场载荷预应力影响。（3）弹性桨-轴纵向激励力传递特性分析。采用谐响应分析方法,研究桨叶弹性效应对纵向激励力传递路径以及振动响应的影响,并进行桨-轴结构频率匹配设计。结果表明:弹性桨叶的伞形模态在纵向激励力的传递路径有所体现,且桨叶的弹性效应对纵向激励力具有放大或衰减作用;通过弹性桨-轴的频率匹配设计,调整伞形模态频率,可以有效控制推进轴系系统的振动。
谷浪,翁凯强,王超[7]（2018）在《鱼雷泵喷推进器研究综述》文中进行了进一步梳理泵喷推进器是一种新型的组合式推进装置,由于它具有推进效率高、临界航速低、抗空化性能强等优点,目前已经被多国运用到鱼雷和核潜艇上。国外对泵喷推进器的研究由来已久,而国内在这方面的研究相对较晚。鉴于泵喷推进器的重大应用前景,本文主要以鱼雷泵喷推进器为对象展开介绍,介绍了泵喷推进器的发展现状,以及国内外学者对泵喷推进器开展过的研究,为泵喷推进器的进一步研究奠定了基础。
谷浪[8]（2019）在《鱼雷泵喷推进器设计及水动力性能预报方法研究》文中研究指明为增强鱼雷的作战能力,各国纷纷装配了新型推进装置——泵喷推进器,该推进器不仅能够有效地降低推进器的辐射噪声,而且能够保持极高的推进效率,使鱼雷的续航能力、快速性和隐身性得到明显提升。泵喷推进器的高效、低噪的特点是由其独特的结构所致,定转子的有效配合可以极大增强推进器的做功效率,导管则起到了噪声屏蔽作用。为了深入地探究泵喷的工作原理、水动力特性以及设计方法等,本文基于螺旋桨的升力线/升力面设计原理、面元法以及CFD方法,开展了泵喷推进器的水动力性能预报、流体仿真、雷泵一体的水动力预报方法、泵喷叶片设计方法、导管优化设计方法,以及在雷尾环境下的泵喷实效伴流设计方法等研究工作,具体如下:1.采用用面元法建立了定常水动力干扰模型,将泵喷分为转子-桨毂和定子-导管两个系统,系统间的干扰通过诱导速度进行考虑。针对鱼雷泵喷定转子的几何外形,提出了基于圆台面的叶片网格划分方法。将该数值模型用于前置定子泵喷推进器的水动力数值预报,并与试验结果进行了对比。结果表明本文基于面元法建立的泵喷推进器数值模拟方法,可以对前置定子泵喷的水动力性能进行有效地数值计算,但后置定子泵喷的计算结果存在较大误差,原因在于没有考虑泵喷梢隙涡流动的影响。2.为了探究泵喷的工作机理,并为后续的势流方法研究工作提供可靠的对比验证手段,基于CFD方法开展了泵喷的相关数值模拟研究。首先对CFD方法的计算结果准确性进行了验证,利用标准敞水螺旋桨的试验结果,分析了 CFD方法的网格不确定度以及网格类型对计算结果的影响。在此研究的基础上,对前置定子泵喷推进器进行了敞水工况下的推进性能预报,计算结果与试验结果基本吻合,然后采用相同的计算策略对后置定子进行了水动力性能预报以及流场特性的研究。最后,开展了平板间隙流动的数值模拟,初步探究了间隙涡结构的运动轨迹以及间隙区域的流场压力特性。3.为提高势流预报方法的计算精度,基于间隙流动的仿真研究,提出了适用于泵喷平顶式叶片的梢部泄露涡模型,并改进了泵喷性能预报数值模型。通过从后置定子泵喷的压力、环量以及推进性能等方面的结果对比发现,梢隙涡数值模型可以有效地模拟泄露涡对周围以及下游定子绕流的影响,且梢隙涡的影响程度与进速系数和转子梢部的弦向环量值有关。当泵喷考虑梢涡的影响时,转子叶片的整体环量分布以及梢部载荷更接近实际情况,性能曲线与粘流结果吻合良好。最后将该方法用于前置定子泵喷推进器的水动力数值预报,并与试验结果进行了对比。结果表明改进后的泵喷推进器数值计算方法,可以对前置定子和后置定子泵喷推进器的绕流场进行有效地数值计算,并获得精度较高的水动力性能预报结果。为了在泵喷设计初期,为导管的主尺度选型提供依据,采用变参数分析方法,分别对导管的攻角、拱度以及间隙高度进行了系统研究,从泵喷的性能曲线、流场速度分布以及压力分布等方面,深入地探讨了这三种几何尺寸的变化所带来的影响,并分别给出了建议取值范围。4.根据鱼雷泵喷推进器的结构特点,针对倾斜流场边界情况,给出了基于螺旋桨设计原理的泵喷转子和定子叶剖面选取方法,通过总结泵喷转子与螺旋桨的性能差异、定子的工作原理,分别确定了转子和定子的叶片环量分布形式。然后基于导管尺度的变参数研究内容,进行了包括导管主尺度参数、叶片直径及毂径比的初步选型研究工作。最后基于泵喷叶片设计方法与泵喷水动力面元法预报程序,针对MK48鱼雷的设计要求及设计工况,进行了实尺度的泵喷推进器设计,并对设计方案的叶片环量和压力分布、尾流场特性以及敞水性能进行评估。评估结果表明,在给定主机转速和航速下,泵喷设计方案满足推力和主机功率要求,其定子能够平衡转子扭矩并回收转子尾流的旋转势能。5.为了开展泵喷推进器在雷尾环境下的实效伴流场设计,以势流理论无升力体和有升力体面元法为基础,并结合诱导速度迭代法,对雷体和泵喷的相互作用过程进行了数值模拟。以MK48裸雷体为模型,分别计算雷体在泵喷盘面的标称伴流场和实效伴流场,并预报了泵喷在雷尾环境中的水动力性能,通过将计算结果与CFD结果对比,验证了无升力体诱导速度计算方法以及泵喷与雷体系统干扰数值模型的准确性和有效性。6.最后采用雷体-泵喷一体化数值模型,并结合泵喷设计方法,对MK48鱼雷进行了泵喷实效伴流设计,在实效伴流设计方案的基础上,对导管进行了优化改进设计。通过对三维机翼面元法设计原理进行改进,提出一种以改变轴向力系数为设计目标的泵喷导管剖面型线优化设计方法。优化前后设计方案的推进性能预报结果显示,实效伴流设计方案在兼顾了伴流及叶片空化性能之后,推进效率较敞水设计方案有所降低,但经过导管的优化设计后,导管阻力得到明显降低,推进器整体效率提升,高速适应性得到了增强,最终设计方案效率达到了 0.84。
曹绪祥[9]（2018）在《振荡水翼水动力性能数值计算与实验研究》文中指出作为舰船和航空领域内非常重要的动力或节能装置的基础结构,翼型/水翼有着非常广泛的工程应用;研究翼型/水翼水动力性能能够为其结构的优化设计提供更为直接的参考依据,这也是国内外研究学者的工作热点。本文运用仿生学的设计理念,将诸多生物优秀的特性应用到水翼的结构改进优化过程中,设计出不同前缘结构形式的三维水翼,研究其在非定常状态下的水动力性能,为工程领域中翼型的研究设计提供一种较为新颖的思路。论文在研究过程中,首先对非定常状态下二维翼型的水动力性能进行研究分析,将非定常工况分为俯仰、升沉、俯仰+升沉耦合状态,研究在以不同的运动频率翼型各运动状态下的水动力性能;通过分析二维翼型的非定常性能,了解在不同运动过程中流动形态,涡流的产生、发展以及相互作用,最终对升力和阻力的影响,为整体论文工作奠定研究基础。其次,本论文对于具有翼端影响效应下的三维水翼进行CFD数值模拟,研究在三维水翼做俯仰、升沉运动时翼端对水翼整体性能的影响,分析了三维状态下不同截面位置处的流动状态,在此基础上对普通前缘三维水翼进行结构改进,设计出不同波浪形前缘形式的水翼结构。最后,本论文针对不同前缘结构形式的三维水翼进行水动力模型实验,研究在不同摆动频率下水翼的水动力性能,分析不同波浪形前缘结构对水翼性能的影响;选取性能较优的波浪形前缘水翼与普通前缘水翼进行CFD数值模拟,对其流场进行分析,探究波浪形前缘结构对水翼边界流动的扰动机理。
国家发展改革委,工业和信息化部,国家能源局[10]（2016）在《中国制造2025——能源装备实施方案》文中进行了进一步梳理一、前言能源装备是能源技术的载体,是装备制造业的重要和核心部分。习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上,指出要按照攻关一批、示范一批、推广一批"三个一批"的思路推进能源技术革命。推动能源装备自主创新是落实党中央、国务院决策的重要举措,是推进能源技术革命的重要内容,也是落实国务院《中国制造2025》的工作要求。当前,欧美等发达国家高端制造回流,德国、美国相继提出工业4.0和工业互联网概念。在推动能源绿色低碳发展和结构转型大形势下,传统能源技术装备亟需革新和提升水平,
二、HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS AND OPTIMIZATION DESIGN OF EFFICIENT AXIAL-FLOW BLAST WITH LOW NOISE AND ENERGY SAVING（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS AND OPTIMIZATION DESIGN OF EFFICIENT AXIAL-FLOW BLAST WITH LOW NOISE AND ENERGY SAVING（论文提纲范文）
（1）浅水区喷水推进泵装置启航阶段进水口水下吸入涡流动机理及控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 喷水推进技术发展现状 |
| 1.2.2 喷水推进泵装置及其系统研究 |
| 1.2.3 浅水区船舶航行特性研究 |
| 1.2.4 进口吸入涡发生机理及消涡研究 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 第2章 喷水推进的基础理论、数值模拟与实验验证 |
| 2.1 喷水推进基本理论 |
| 2.1.1 理想喷水推进器和实际喷水推进器 |
| 2.1.2 喷水推进系统平衡方程 |
| 2.2 数值模拟方法 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 离散方法 |
| 2.2.3 数值模拟方法 |
| 2.2.4 湍流模型 |
| 2.2.5 网格剖分方法 |
| 2.3 参数引入 |
| 2.3.1 喷水推进系统特征参数 |
| 2.3.2 喷水推进系统几何参数 |
| 2.3.3 喷水推进泵工作参数 |
| 2.4 带船体的喷水推进装置数值计算方法 |
| 2.4.1 喷水推进泵装置计算模型及区域 |
| 2.4.2 网格剖分 |
| 2.4.3 湍流模型 |
| 2.4.4 边界条件 |
| 2.5 实验验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 进水口水下吸入涡影响因素 |
| 3.1 计算参数 |
| 3.2 进水口水下吸入涡影响因素 |
| 3.2.1 船底净空隙 |
| 3.2.2 进水口吸入流量 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 进水口水下吸入涡可视化实验及推力测试 |
| 4.1 喷水推进泵装置进水口水力性能与推力测试系统 |
| 4.1.1 测试系统设计及组成 |
| 4.1.2 核心测试系统组成 |
| 4.1.3 测试系统受力分析 |
| 4.1.4 测试方法与工况调节 |
| 4.2 进水口水下吸入涡可视化实验 |
| 4.2.1 拍摄仪器 |
| 4.2.2 可视化实验方法 |
| 4.2.3 可视化实验工况设计 |
| 4.3 进水口水下吸入涡流动及演化规律 |
| 4.3.1 进水口水下吸入涡形态及演化过程影响因素 |
| 4.3.2 进水口水下吸入涡形成条件 |
| 4.3.3 进水口水下吸入涡典型形态 |
| 4.3.4 进水口水下吸入涡演化过程 |
| 4.3.5 进水口水下吸入涡数理统计 |
| 4.4 瞬时推力测试实验 |
| 4.4.1 采集仪器 |
| 4.4.2 测点布置及推力采集方法 |
| 4.4.3 不同转速工况下平均推力变化 |
| 4.4.4 瞬时推力测试实验误差 |
| 4.5 喷水推进泵装置瞬时推力脉动特性 |
| 4.5.1 喷水推进泵装置推力脉动成因 |
| 4.5.2 喷水推进泵装置推力脉动时域特性 |
| 4.5.3 喷水推进泵装置推力脉动频域特性 |
| 4.5.4 喷水推进泵装置推力脉动特性影响因素 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 进水口水下吸入涡三维流场特征 |
| 5.1 进水口水下吸入涡三维流场测量实验装置 |
| 5.1.1 V3V测试系统 |
| 5.1.2 V3V测试原理 |
| 5.1.3 V3V实验测量布置 |
| 5.1.4 V3V测试方法 |
| 5.2 进水口水下吸入涡发生区域三维流场标定与测量 |
| 5.2.1 系统标定 |
| 5.2.2 流场测量 |
| 5.3 进水口水下吸入涡动力学特性 |
| 5.3.1 吸入涡发生区域流动特性 |
| 5.3.2 吸入涡涡核内速度分布 |
| 5.3.3 吸入涡结构识别 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 进水口水下吸入涡诱导压力脉动特性 |
| 6.1 压力脉动实验 |
| 6.1.1 采集仪器 |
| 6.1.2 压力脉动测点布置及采集方法 |
| 6.1.3 压力脉动数据采集 |
| 6.2 无可见涡时段河床底板处压力脉动特性 |
| 6.3 有可见涡时段河床底板处压力脉动特性 |
| 6.3.1 进水口水下吸入涡诱导压力脉动时域特性 |
| 6.3.2 进水口水下吸入涡诱导压力脉动频域特性 |
| 6.4 进水口水下吸入涡诱导压力脉动特性影响因素 |
| 6.4.1 水深吃水比 |
| 6.4.2 转速 |
| 6.5 进水口水下吸入涡诱导压力脉动混沌动力学特性 |
| 6.5.1 相空间重构 |
| 6.5.2 Lyapunov指数 |
| 6.5.3 饱和关联维数 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 进水口水下吸入涡控制策略和消涡措施 |
| 7.1 进水口水下吸入涡控制策略 |
| 7.1.1 进水口水下速度场特性 |
| 7.1.2 进水口水下压力场特性 |
| 7.1.3 进水口水下涡量场特性 |
| 7.2 进水口水下吸入涡消涡措施 |
| 7.2.1 消涡方案及几何尺寸 |
| 7.2.2 消涡效果分析 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（2）船用离心泵运行特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 国内外船用离心泵研究现状 |
| 1.3 弯管内流动研究的现状 |
| 1.4 离心泵的压力脉动研究现状 |
| 1.5 离心泵振动的试验研究现状 |
| 1.6 论文主要研究内容 |
| 第二章 船用离心泵倾斜摇摆装置设计及能量性能测试 |
| 2.1 试验对象 |
| 2.2 船用离心泵倾斜及摇摆试验测试系统 |
| 2.2.1 设计依据 |
| 2.2.2 倾斜及摇摆装置的设计 |
| 2.2.3 能量性能测量装置 |
| 2.2.4 其它关键测量装置 |
| 2.2.5 试验回路系统 |
| 2.2.6 测量不确定度分析 |
| 2.3 试验方案及试验步骤 |
| 2.4 能量性能试验结果与分析 |
| 2.4.1 倾斜0?下能量性能 |
| 2.4.2 不同倾斜角度下扬程、效率特性 |
| 2.4.3 不同工况下扬程、效率特性 |
| 2.4.4 左右倾斜各工况的性能对比 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 倾斜下船用离心泵运行特性的试验测试 |
| 3.1 试验条件 |
| 3.2 船用泵压力脉动试验结果与分析 |
| 3.2.1 各监测点的总体压力脉动特性 |
| 3.2.2 压力脉动时域特性 |
| 3.2.3 压力脉动频域特性 |
| 3.2.4 叶频及轴频处压力脉动特性分析 |
| 3.3 船用泵的振动试验结果与分析 |
| 3.3.1 不同工况下各测点的振动特性 |
| 3.3.2 倾斜下不同监测点的振动频域特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 船用离心泵倾斜运行下内流数值模拟 |
| 4.1 数值模拟理论基础 |
| 4.1.1 控制方程 |
| 4.1.2 湍流模型 |
| 4.2 三维造型和网格划分 |
| 4.2.1 研究模型 |
| 4.2.2 水力计算域三维造型 |
| 4.2.3 网格划分 |
| 4.3 数值模拟方案 |
| 4.3.1 边界条件 |
| 4.3.2 交界面设置 |
| 4.3.3 网格相关性检查 |
| 4.3.4 湍流模型的选取 |
| 4.3.5 数值计算方案 |
| 4.4 数值计算结果的验证 |
| 4.5 倾斜条件下内流数值计算结果及分析 |
| 4.5.1 倾斜下船用泵性能对比 |
| 4.5.2 静压分布对比 |
| 4.5.3 绝对速度分布对比 |
| 4.5.4 压力脉动结果对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 摇摆对船用离心泵运行特性的影响 |
| 5.1 试验条件 |
| 5.2 摇摆运动流体分析 |
| 5.2.1 舰船摇摆规律模型 |
| 5.2.2 船用泵摇摆规律模型 |
| 5.3 摇摆下船用泵压力脉动试验结果与分析 |
| 5.3.1 摇摆幅度的影响 |
| 5.3.2 摇摆周期的影响 |
| 5.4 摇摆下船用泵的振动试验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 进口弯管对船用离心泵运行特性的影响 |
| 6.1 数值模拟条件 |
| 6.2 不同进口管路对模型泵能量性能的影响 |
| 6.3 不同进口管路对管内静压的影响 |
| 6.4 不同进口管路对管内速度的影响 |
| 6.5 不同进口管路对模型泵内压力脉动的影响 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 出口弯管对船用离心泵运行特性的影响 |
| 7.1 数值模拟条件 |
| 7.2 转弯角度的影响 |
| 7.3 转向半径的影响 |
| 7.4 直管段长度的影响 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 研究总结 |
| 8.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读博士学位期间取得的相关科研成果 |
（3）海水淡化柱塞式高压泵与能量回收一体机数值模拟与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 课题简介 |
| 1.2.1 课题来源 |
| 1.2.2 研究目的 |
| 1.2.3 研究意义 |
| 1.3 研究现状及发展趋势 |
| 1.3.1 水液压传动技术的发展 |
| 1.3.2 柱塞式高压泵的国内外技术发展 |
| 1.3.3 水液压柱塞式能量回收装置研究现状 |
| 1.4 关键问题 |
| 1.5 研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 柱塞式高压泵与能量回收一体机的数值模拟 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 海水淡化柱塞式高压泵与能量回收一体机的内部结构 |
| 2.3 海水淡化柱塞式高压泵与能量回收一体机流量特性建模 |
| 2.3.1 建模的基本原理 |
| 2.3.2 柱塞的轴向运动和位移 |
| 2.3.3 柱塞腔的流量和压力特性 |
| 2.3.4 一体机泵端的压力和流量特性 |
| 2.3.5 马达端的压力和流量特性 |
| 2.4 模型的仿真计算 |
| 2.4.1 物理模型的建立 |
| 2.4.2 控制方程 |
| 2.4.3 网格无关性验证 |
| 2.5 数值模拟结果分析 |
| 2.5.1 柱塞腔内的压力变化 |
| 2.5.2 柱塞腔内的流量 |
| 2.5.3 泵端出口的流量及动态压力 |
| 2.5.4 马达端进口的动态压力及流量 |
| 2.5.5 动静交界面上的的速度分布云图 |
| 2.5.6 不同工作压力下的进出口压力 |
| 2.5.7 泵端不同转速下出口的动态流量 |
| 2.6 海水淡化柱塞式高压泵与能量回收一体机泵端阻尼槽的优化 |
| 2.6.1 结构类型 |
| 2.6.2 参数优化方案及结果 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 一体机高压泵端内流空化的数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 空化流动模型 |
| 3.2.1 流动区域 |
| 3.2.2 控制方程 |
| 3.2.3 空化模型 |
| 3.2.4 介质可压缩性 |
| 3.3 边界条件与初始条件设置 |
| 3.4 计算结果及分析 |
| 3.4.1 柱塞腔内的空化 |
| 3.4.2 配流盘上的空化 |
| 3.4.3 柱塞腔内的平均压力 |
| 3.4.4 配流盘配错角对模拟结果的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 柱塞式高压泵与能量回收一体机试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 海水淡化柱塞式高压泵与能量回收一体机的性能试验 |
| 4.2.1 试验系统 |
| 4.2.2 试验设置 |
| 4.2.3 试验结果与分析 |
| 4.3 压力脉动测量试验 |
| 4.3.1 试验方法 |
| 4.3.2 改变转速时泵端进出口的压力脉动分析 |
| 4.3.3 改变工作面压力泵端进出口的压力脉动分析 |
| 4.3.4 不同工况下泵端进出口的压力脉动峰峰值分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.1.1 数值模拟 |
| 5.1.2 试验研究 |
| 5.2 工作展望 |
| 5.2.1 数值模拟方法的改进 |
| 5.2.2 试验方法的改进 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果和获奖情况 |
（4）双涵道喷水推进泵结构及水力性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题名称及来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 喷水推进泵的研究现状概述 |
| 1.3.1 国内外喷水推进泵理论的发展研究 |
| 1.3.2 国内外潜艇喷水推进泵的运用与研究 |
| 1.3.3 泵喷水推进器的优缺点 |
| 1.3.4 国内外主要研究方向 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 双涵道喷水推进泵水力设计 |
| 2.1 双涵道喷水推进泵设计参数 |
| 2.1.1 结构设定 |
| 2.1.2 潜艇模型航速及阻力 |
| 2.2 双涵道喷水推进泵的水力设计 |
| 2.2.1 内涵道叶轮的设计 |
| 2.2.2 外涵道叶轮的设计 |
| 2.2.3 空间导叶的水力设计参数 |
| 2.2.4 喷管的结构参数 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 双涵道泵的几何建模和数值模拟方法 |
| 3.1 运用PROE建立三维模型 |
| 3.1.1 PROE软件介绍 |
| 3.1.2 双涵道泵三维建模 |
| 3.2 数值分析方法 |
| 3.2.1 湍流模型 |
| 3.2.2 数值计算方法 |
| 3.3 网格划分及流场模拟 |
| 3.3.1 双涵道泵的网格划分 |
| 3.3.2 网格质量检验 |
| 3.3.3 双涵道泵的流线图 |
| 3.4 本章总结 |
| 第4章 双涵道泵的分离研究 |
| 4.1 涵道比对双涵道泵推进性能的影响 |
| 4.2 不同轮毂比对外涵道泵水力性能的影响 |
| 4.2.1 叶轮受力分析 |
| 4.2.2 变工况下外特性曲线分析 |
| 4.3 双涵道泵对比传统轴流泵的优势 |
| 4.4 本章总结 |
| 第5章 双涵道泵的整泵全流域模拟 |
| 5.0 进出口端的选择 |
| 5.1 喷管收缩比对工况下双涵道泵推进性能影响 |
| 5.2 借鉴型喷管双涵道泵的分析 |
| 5.2.1 不同收缩比下扬程对比 |
| 5.2.2 叶轮工作面和背面的压力分析 |
| 5.2.3 全流场流速分析 |
| 5.2.4 外特性曲线的研究 |
| 5.3 独立喷管下分析 |
| 5.3.1 不同收缩比下扬程对比 |
| 5.3.2 叶轮工作面和背面的压力分析 |
| 5.3.3 全流场流速分析 |
| 5.3.4 外特性曲线的研究 |
| 5.4 单喷管下分析 |
| 5.4.1 不同收缩比下扬程对比 |
| 5.4.2 叶轮工作面和背面的压力分析 |
| 5.4.3 全流场流速分析 |
| 5.4.4 外特性曲线的研究 |
| 5.5 本章总结 |
| 总结与展望 |
| 研究创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
（5）基于鲟鱼的仿生翼型设计及其性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 鲟鱼体特征分析及仿生意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水生动物的鳍状肢研究 |
| 1.2.2 翼型的研究 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 第二章 翼型参数及仿生翼型设计 |
| 2.1 翼型简介 |
| 2.1.1 翼型的几何参数 |
| 2.1.2 其他相关参数定义 |
| 2.2 鲟鱼仿生翼型设计 |
| 2.2.1 三维扫描以及坐标系建立 |
| 2.2.2 数据拟合以及翼型建立 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 数值模拟理论 |
| 3.1 流体动力学控制方程 |
| 3.2 湍流模型 |
| 3.2.1 标准k-ε模型 |
| 3.2.2 RNG k-ε模型 |
| 3.2.3 Realizable k-ε模型 |
| 3.2.4 标准k-ω湍流模型 |
| 3.2.5 k-ωSST湍流模型 |
| 3.2.6 大涡模拟(LES) |
| 3.3 多相流模型 |
| 3.3.1 Volume of Fluid模型 |
| 3.3.2 Mixture模型 |
| 3.3.3 Eulerian模型 |
| 3.4 空化模型 |
| 3.4.1 Zwart模型 |
| 3.4.2 完全空化模型 |
| 3.4.3 Kunz模型 |
| 3.5 计算域网格划分及网格无关性验证 |
| 3.6 定常计算方法及边界设置 |
| 3.7 非定常计算方法及边界设置 |
| 3.8 数值方法可靠性验证 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 仿生翼型与NACA系列翼型的性能对比 |
| 4.1 升阻特性分析 |
| 4.2 翼尖涡流分析 |
| 4.3 压力云图分析 |
| 4.4 压力曲线分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 仿生翼型优化设计及结果分析 |
| 5.1 鲟鱼仿生翼型优化 |
| 5.2 升阻特性分析 |
| 5.3 空化及涡脱分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 实验方法及结果分析 |
| 6.1 实验设备 |
| 6.1.1 实验装置 |
| 6.1.2 测试段 |
| 6.1.3 高速摄像机 |
| 6.1.3 其他实验仪器仪表 |
| 6.2 实验流程 |
| 6.3 实验结果分析 |
| 6.3.1 不同攻角下翼型空化分析 |
| 6.3.2 单个周期内空化发展过程 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（6）船舶弹性桨-轴流固耦合及纵向振动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 螺旋桨流固耦合研究现状 |
| 1.2.2 桨-轴耦合振动特性研究现状 |
| 1.2.3 螺旋桨纵向激励及其响应研究现状 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 第2章 弹性桨-轴流固耦合特性分析 |
| 2.1 理论基础 |
| 2.1.1. 概述 |
| 2.1.2 控制方程 |
| 2.1.3 湍流模型 |
| 2.1.4 算法和求解方法 |
| 2.2 计算模型建立及网格划分 |
| 2.2.1 研究对象来源 |
| 2.2.2 模型建立 |
| 2.2.3 网格划分 |
| 2.3 相关参数设置 |
| 2.3.1 材料设置 |
| 2.3.2 边界条件设置 |
| 2.4 螺旋桨模型验证及计算稳定性分析 |
| 2.4.1 敞水性能验证 |
| 2.4.2 计算稳定性分析 |
| 2.5 均匀流场中仿真结果与分析 |
| 2.5.1 桨叶弹性效应对水动力影响结果分析 |
| 2.5.2 桨叶弹性效应对螺旋桨结构性能影响 |
| 2.6 伴流场中弹性桨-轴激励力计算 |
| 2.6.1 伴流场选取及参数设置 |
| 2.6.2 伴流场计算结果与分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 弹性桨-轴纵向耦合振动特性分析 |
| 3.1 基础理论 |
| 3.1.1 结构动力学有限元方程 |
| 3.1.2 结构-声场耦合有限元方程 |
| 3.2 模型建立 |
| 3.3 边界条件设置 |
| 3.4 弹性桨-轴耦合振动仿真结果与分析 |
| 3.4.1 各个模型总体模态分析对比 |
| 3.4.2 桨叶弹性对纵向耦合振动影响分析 |
| 3.5 附水质量因素对弹性桨-轴振动影响 |
| 3.5.1 水域建立及网格划分 |
| 3.5.2 参数设置 |
| 3.5.3 附水效应的仿真结果与分析 |
| 3.6 流场载荷因素对弹性桨-轴振动影响 |
| 3.6.1 流体载荷施加及边界条件设置 |
| 3.6.2 预应力模态分析结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 弹性桨-轴纵向激励传递特性分析 |
| 4.1 基础理论 |
| 4.1.1 概述 |
| 4.1.2 控制方程 |
| 4.2 模型及边界条件设置 |
| 4.3 激励载荷设置 |
| 4.3.1 激励点 |
| 4.3.2 激励幅值 |
| 4.3.3 扫频范围及计算步 |
| 4.4 弹性桨-轴谐响应分析结果与分析 |
| 4.4.1 弹性效应对纵向激励力传递路径影响 |
| 4.4.2 弹性效应对纵向激励响应值影响 |
| 4.5 弹性桨-轴动力学特性匹配设计 |
| 4.5.1 弹性参数分析 |
| 4.5.2 匹配设计小结 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间获得的科研成果 |
| 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
（8）鱼雷泵喷推进器设计及水动力性能预报方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 鱼雷推进装置发展现状 |
| 1.2.1 鱼雷推进特殊性要求 |
| 1.2.2 鱼雷各推进装置特性分析 |
| 1.2.3 泵喷推进器的工作原理和应用 |
| 1.3 泵喷水动力性能研究现状 |
| 1.3.1 鱼雷泵喷的试验研究 |
| 1.3.2 基于CFD方法的理论研究 |
| 1.3.3 基于面元法的理论研究 |
| 1.4 泵喷设计理论研究现状 |
| 1.5 螺旋桨设计方法和面元法的应用现状 |
| 1.5.1 升力线理论 |
| 1.5.2 升力面理论 |
| 1.5.3 面元法理论 |
| 1.6 论文的主要工作和创新点 |
| 第2章 基于面元法的泵喷推进器性能预报方法研究 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 面元法理论基础 |
| 2.2.1 有升力体的基本方程 |
| 2.2.2 方程离散 |
| 2.2.3 等压库塔条件 |
| 2.2.4 速度和压力分布 |
| 2.2.5 推力和转矩计算 |
| 2.3 泵喷推进器数值模型 |
| 2.3.1 基本方程 |
| 2.3.2 圆台面网格划分 |
| 2.3.3 泵喷水动力性能参数 |
| 2.4 计算方法验证及结果分析 |
| 2.4.1 试验值对比分析 |
| 2.4.2 后置定子鱼雷泵喷推进器 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于CFD方法的泵喷推进器数值仿真研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 不确定度分析及网格类型对比 |
| 3.2.1 不确定度的基本理论 |
| 3.2.2 网格不确定度分析 |
| 3.2.3 网格类型影响分析 |
| 3.3 泵喷水动力性能及流场特性研究 |
| 3.3.1 前置定子泵喷推进器 |
| 3.3.2 后置定子泵喷推进器 |
| 3.4 间隙泄露涡数值模拟 |
| 3.4.1 几何模型和流动配置 |
| 3.4.2 计算域和边界设置 |
| 3.4.3 计算结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 考虑梢隙涡影响的改进预报方法及导管几何因素的影响分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 梢隙涡数值模型 |
| 4.2.1 梢隙涡几何形状 |
| 4.2.2 泵喷预报方法的改进 |
| 4.3 梢隙涡模型的影响分析 |
| 4.3.1 后置定子泵喷推进器 |
| 4.3.2 前置定子泵喷推进器 |
| 4.4 导管主要几何参数的影响 |
| 4.4.1 攻角的影响 |
| 4.4.2 拱度的影响 |
| 4.4.3 间隙高度的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 鱼雷泵喷推进器理论设计方法研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 螺旋桨叶片设计方法 |
| 5.2.1 升力线理论 |
| 5.2.2 升力面理论 |
| 5.3 泵喷叶片设计原理和初步选型 |
| 5.3.1 转子设计原理 |
| 5.3.2 定子设计原理 |
| 5.3.3 泵喷设计的初步选型 |
| 5.4 泵喷推进器设计案例 |
| 5.4.1 设计要求及设计流程 |
| 5.4.2 叶片环量和压力分布 |
| 5.4.3 尾流场特性分析 |
| 5.4.4 敞水性能计算结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 雷体干扰下泵喷性能预报方法研究 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 雷体诱导速度场预报 |
| 6.2.1 无升力体诱导速度计算方法 |
| 6.2.2 MK48雷体诱导速度场 |
| 6.3 雷尾泵喷水动力性能预报 |
| 6.3.1 “雷+泵”干扰数值模型 |
| 6.3.2 MK48和后置定子泵喷 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 泵喷实效伴流设计及导管剖面优化 |
| 7.1 概述 |
| 7.2 泵喷推进器实效伴流设计 |
| 7.2.1 设计流程 |
| 7.2.2 MK48鱼雷泵喷设计 |
| 7.2.3 计算结果分析 |
| 7.3 泵喷导管优化设计原理 |
| 7.3.1 三维机翼设计原理 |
| 7.3.2 泵喷导管设计原理 |
| 7.4 导管剖面型线优化案例 |
| 7.4.1 导管优化目标和方案 |
| 7.4.2 优化前后水动力性能对比 |
| 7.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）振荡水翼水动力性能数值计算与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景、目的及意义 |
| 1.2 国内外研究概括、发展趋势 |
| 1.2.1 翼型的发展和演变 |
| 1.2.2 机翼/翼型力学性能研究 |
| 1.3 本论文的研究工作和内容 |
| 第2章 计算流体力学技术及模型水动力实验基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 计算流体力学技术 |
| 2.2.1 CFD数值模拟方法 |
| 2.2.2 计算网格的分类 |
| 2.3 实验流体力学基础 |
| 2.3.1 流体实验目的与意义 |
| 2.3.2 相似原理 |
| 2.3.3 相似准则和相似准数 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 二维振荡翼型水动力性能数值计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 二维翼型理论 |
| 3.2.1 二维翼型几何参数 |
| 3.2.2 二维翼型力学特性 |
| 3.3 二维振荡翼型运动控制方程 |
| 3.3.1 俯仰运动控制方程 |
| 3.3.2 升沉运动控制方程 |
| 3.3.3 俯仰+升沉耦合运动控制方程 |
| 3.4 CFD数值计算准备 |
| 3.4.1 计算域及参数设置 |
| 3.4.2 网格无关性验证 |
| 3.4.3 计算工况设计 |
| 3.5 二维振荡翼型水动力性能分析 |
| 3.5.1 俯仰运动翼型水动力性能分析 |
| 3.5.2 升沉运动翼型水动力性能分析 |
| 3.5.3 俯仰+升沉耦合运动翼型水动力性能分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 三维振荡水翼性能计算及结构优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三维翼型理论 |
| 4.2.1 三维翼型几何参数 |
| 4.2.2 三维翼型力学特性 |
| 4.3 三维振荡水翼运动控制方程 |
| 4.3.1 俯仰运动控制方程 |
| 4.3.2 升沉运动控制方程 |
| 4.4 CFD数值计算准备 |
| 4.4.1 计算域及参数设置 |
| 4.4.2 网格无关性验证 |
| 4.4.3 计算工况设计 |
| 4.5 三维振荡水翼水动力性能分析 |
| 4.5.1 俯仰运动水翼水动力性能分析 |
| 4.5.2 升沉运动水翼水动力性能分析 |
| 4.6 波浪前缘水翼结构设计 |
| 4.6.1 前缘改进设想 |
| 4.6.2 前缘波浪函数定义 |
| 4.6.3 水翼改进设计方案 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 改进型振荡水翼水动力实验及机理研究 |
| 5.0 引言 |
| 5.1 实验模型加工 |
| 5.1.1 3D打印技术简介 |
| 5.1.2 实验模型 |
| 5.2 翼型水动力性能实验介绍 |
| 5.2.1 循环水槽简介 |
| 5.2.2 运动控制机构 |
| 5.2.3 测力天平及数采系统 |
| 5.2.4 实验工况及实验过程 |
| 5.3 实验数据分析 |
| 5.3.1 单模型实验数据 |
| 5.3.2 Torque/Lift/Drag |
| 5.4 改进型水翼性能数值计算 |
| 5.4.1 实验和数值计算对比 |
| 5.4.2 压力系数 |
| 5.4.3 涡量云图 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS AND OPTIMIZATION DESIGN OF EFFICIENT AXIAL-FLOW BLAST WITH LOW NOISE AND ENERGY SAVING（论文参考文献）
- [1]浅水区喷水推进泵装置启航阶段进水口水下吸入涡流动机理及控制研究[D]. 焦伟轩. 扬州大学, 2021
- [2]船用离心泵运行特性研究[D]. 陈新响. 江苏大学, 2020
- [3]海水淡化柱塞式高压泵与能量回收一体机数值模拟与试验研究[D]. 柳祝勋. 江苏大学, 2019(02)
- [4]双涵道喷水推进泵结构及水力性能研究[D]. 李中恒. 兰州理工大学, 2019(09)
- [5]基于鲟鱼的仿生翼型设计及其性能研究[D]. 余超. 合肥工业大学, 2019(01)
- [6]船舶弹性桨-轴流固耦合及纵向振动特性研究[D]. 李小军. 武汉理工大学, 2019(07)
- [7]鱼雷泵喷推进器研究综述[A]. 谷浪,翁凯强,王超. 协同创新 砥砺奋进——船舶力学学术委员会第九次全体会议文集, 2018
- [8]鱼雷泵喷推进器设计及水动力性能预报方法研究[D]. 谷浪. 哈尔滨工程大学, 2019(03)
- [9]振荡水翼水动力性能数值计算与实验研究[D]. 曹绪祥. 哈尔滨工程大学, 2018(01)
- [10]中国制造2025——能源装备实施方案[J]. 国家发展改革委,工业和信息化部,国家能源局. 中国产经, 2016(06)