喷水推进器斜流模型泵级内部流场与性能的研究

采用数值计算和性能测试的方法,研究了喷水推进器斜流模型泵级的性能和内部三维紊流流场。针对泵级的进口到喷水推进器的出口进行计算,包括叶轮、导叶和喷口的全流道区域。采用结构网格对计算区域进行剖分,应用NUMECA软件对控制方程进行求解。选用k-e双方程紊流模型,使用时间推进法计算流场中的各流动参数,并根据流场计算结果对泵级的流量一扬程特性和流量一效率特性进行预测。测试了泵级的外特性。实验测试和计算结果较一致,说明采用的计算方法具有较好的可信性及较高的计算精度。根据流场计算结果,对泵级的性能进行分析,提出了进一步改进泵级性能的技术措施。     

混流式喷水推进泵叶轮刮擦故障诊断方法

针对喷水推进泵的叶顶间隙过大或者过小都会影响喷水推进船航速的问题,提出一种利用泵壳体振动和输入轴力矩参量对叶轮刮擦故障进行识别的方法。在介绍混流式喷水推进泵叶轮径向摩擦振动机理的基础上,对装有2台喷泵的某高速巡逻艇的实船试航,通过获取的靠近叶轮的壳体振动信号以及输入轴力矩信号分析,得到了具体的故障特征指标。该分析结果为使用人员及时对这类异常状态做出快速、准确的判断,及时调整叶轮安装的状态以防止更大事故的发生提供了参考。     

轴流式喷水推进器启动过程的瞬态特性

为分析轴流式喷水推进器启动过程的瞬态特性和自吸性能,提高启动过程轴流式喷水推进器的推进性能,开展了推进器启动过程的数值计算研究。在雷诺时均Navier-Stokes方程框架下采用SST k-ω湍流模型、Zwart空化模型和Free Surface模型对轴流式喷水推进器的启动过程进行数值计算,分析启动时间和水线高度对喷水推进器启动过程的瞬态特性影响;基于推进泵的试验数据对稳态数值计算方法进行验证,数值结果与试验数据吻合良好。研究结果表明：喷水推进器启动过程存在明显的瞬态特性,流量、扬程都迟滞于转速到达稳定状态,并且启动时间越短,滞后程度越严重;当转速达到0.6倍设计转速时,叶片前缘吸力面开始发生空化,无量纲空穴面积随着转速的增加而增加;在达到相同转速时,启动时间越长,无量纲空穴面积越小,叶片做功能力越强;以泵轴中心线为零基准线,当水线高度大于等于0.15倍叶轮直径时,喷水推进器可以在较短时间内将内部气体完全排出,水线高度越小,扬程和流量滞后越严重。     

前后叶轮匹配对双级轴流式喷水推进器性能的影响

基于喷水推进理论,提出了一种基于数据库的推进系统设计分析方法,分析了喷水推进器中采用双级轴流泵时,前后叶轮的不同比转速搭配方式对推进系统的推力、推进效率的影响.针对数据库中现有的水力模型,对模型的所有排列方式进行计算,得到在两级轴流泵中首级采用高比转速的叶轮可以提高喷水推进器的推力和推进效率.     

固体推进剂涡轮喷水发动机工作性能研究

研究了固体推进剂涡轮喷水发动机的工作原理和热功转换过程,分析了轴流水泵的空化特性,计算了发动机热功转换效率和推进效率,获得了典型工作条件下的发动机性能参数。结果表明,轴流水泵抗空化性能明显优于传统推进器,合理设计发动机工作参数,可以实现燃气涡轮与轴流水泵的匹配运行,为开展固体推进剂涡轮喷水发动机研究提供参考。     

喷水式鱼雷推进系统综论

本文简要地叙述了喷水式推进系统在国内外鱼雷上发展情况，论述了泵喷式喷水推进系统的原理结构及主要优势。在指出泵喷式喷水推进的固有弱点后。讨论了气喷式喷水推进系统的情况：气水式喷水推进和气泵式喷水推进的基本结构原理。最后简述了喷水式推进在鱼雷推进方面应用前景，并特别指出了超导式喷水推进系统研究要引进注意。     

大推力氢氧火箭发动机液氢多级泵仿真与试验

作为火箭发动机的心脏,高效高扬程液氢多级泵的研制具有重要意义。对一种包括高效高扬程离心叶轮、低损失级间流道及进出口壳体的液氢多级泵进行研究,通过CFD对整个流体域进行仿真,并采用水力试验进行验证,分析了该泵的水力性能和汽蚀性能,验证了该泵设计合理,能够满足大推力氢氧火箭发动机使用需求。     

提高超低转速部分流离心泵汽蚀性能的试验研究

为适应石油化工行业的需要 ,研制了一种超低比转速 (ns<1 5 )部分流离心泵。该泵的必须汽蚀余量 NPSHr≤ 3 m、汽蚀比转速 C≥ 3 5 0。按照通常低比转速泵的设计理论 ,所设计的泵的试验结果为 NPSHr=5 .4m,没有达到汽蚀性能指标。因此 ,针对超低比转速泵的具体情况 ,进行了提高汽蚀性能的试验研究。通过合理选择叶轮的进口条件 ,用增加短叶片的方法改善叶轮的出口条件 ,泵的汽蚀性能达到 NPSHr≤ 2 m的水平 ,满足了使用要求     

便携式反恐排爆机器人

为改善现有的排爆机器人结构设计复杂、成本高、难以大量推广应用的问题,研制一种远程电脑操控的 便携式反恐排爆机器人。采用拉格朗日方程建立排爆机器人越障时的动力学方程,对机器人进行Matlab 动力学仿真, 验证动力学性能,并对机器人样机进行爬坡实验、模拟排爆实验测试。机器人底盘采用履带式底盘配合前摆实现复 杂环境下的越障;机械臂采用推杆电机形成5 自由度的串联机械臂构型实现轻量化设计。实验结果证明：便携式的 反恐排爆机器人能在可视条件下进行人为遥控排爆,具有较好的应用推广价值。     

CFD技术在喷水推进泵级内部流动计算中的应用

应用自编程序和NUMECA商业软件两种方法计算了斜流式喷水推进器泵级内部的三维紊流流场,对比分析了分别用两种计算方法得到的喷水推进器泵内部流场的压力、速度分布,讨论了喷水推进器泵内流动的漩涡现象.     

基于AMESim的超高压水射流破拆机器人机械臂架仿真

针对超高压水射技术在混泥土的破碎和拆除方面还没有成熟应用的问题,根据超高压水射流破拆机器人实验样机,提出利用多学科多领域相互融合建模仿真软件AMESim对该样机液压系统进行仿真的方法.采用虚拟样机技术建立3维模型,利用AMESim软件对破拆机器人机械臂架驱动系统进行仿真模拟,获取其相关的重要参数.结果表明:该方法可为总液压系统和传动系统实验甚至后期优化提供参考,对改进破拆机器人的结构参数或提高其工作效率起着重要性意义.     

离心式压气机叶轮叶片设计负荷预估法

本文利用叶轮的“负荷预估法”编制了设计叶轮的计算机程序,为设计叶轮叶片提供了气体动力学依据。设计出的叶轮叶片可望获得满意的速度与压力分布的流场。     

微型高压二维活塞泵的设计与容积效率

为满足对空间和质量要求严格的设备对液压泵小型化的要求,基于二维泵结构研发一种微型高压二维活塞泵.该泵的活塞具有转动和直动两个运动自由度,在导轨和滚轮的配合下,活塞的转动被转化为往复运动,从而完成吸排油的功能.通过求解压力特性方程得到排油腔压力的数值解,进而得出各部分流量损失和容积效率,并发现泵的困油和倒灌现象.基于分析...     

坦克装甲车辆高效冷却风扇CAD

以叶轮机械三元流动理论、风机设计理论和计算机技术为基础，通过对叶轮几何参数的优化设计，子午面速度分布和叶片表面速度规律的控制，流场及边界层特性分析和叶轮各部分损失的预测，可以设计出高效高压离心式冷却风扇叶轮。设计实践表明，这种CAD方法是离心叶轮优化设计强有力的工具。     

水蒸气喷射泵优化设计

以工作蒸汽耗量最小为优化目标,基于喷射泵理论,确定了目标函数方程,建立了水蒸气喷射泵的计算模型,开发了喷射泵优化设计软件,结合实例进行计算,并与采用常规设计的喷射泵进行了比较。比对计算结果表明,采用喷射泵的优化设计可以节约18%的工作蒸汽。     

偏导射流伺服阀前置级流场特性研究

建立偏导射流伺服阀前置级流场精确且完整的数学模型,对伺服阀先导级设计和研究有着重要作用。将射流过程分为初次射流、偏导板压力恢复、二次射流、接收口压力恢复4个阶段,在前置级二次射流过程中分别采用不同理论模型来构建前置级流场完整的数学模型,对射流形态的演变过程进行了描述。分析发现,油液射流进入前置级流场与偏导板侧壁发生撞击,流动形态发生改变,一部分油液沿侧壁反向流出偏导板,另一部分油液流速降低在下游形成高压区。油液流出偏导板时受到分流器的作用,分别流入不同通道。根据节流模型流量和压力特性公式求得了压力增益,并建立起负载压力与偏导板偏移量之间的数学关系。数值模拟过程中,采用不同湍流模型对前置级流场压力分布进行了分析。通过数值模拟仿真结果、外特性实验结果与射流模型计算结果的比较和分析,验证了该模型描述射流特性的有效性和合理性。     

一种水面垃圾清理机器人

为高效开展水域治理,设计一种双体船式的基于水流动性的水面垃圾清理机器人。详细阐述该机器人所 能实现的功能、机械结构和工作原理。该机器人主要依靠水泵提供动力形成局部水流带动垃圾流入垃圾清理舱内, 以达到清理垃圾的作用。结果表明,该机器人适合多种复杂水域环境,具有稳定性强、作业效率高、原材料清洁环 保等优点,可广泛应用于水域治理领域。     

基于计算流体力学的旋转自洁式空气预滤器数值模拟研究

为了实现空气预滤器瞬态内流场的数值模拟,为新型高效空气预滤器的设计和性能优化提供一种有效的计算方法。运用FARO-LDI三维激光扫描测量系统对旋转自洁式空气预滤器进行逆向建模,建立了其全流道三维几何模型;利用ANSYS ICEM CFD对内流道模型进行混合网格划分;采用Fluent中用户自定义函数和多流动区域耦合算法中的滑移网格模型实现了旋转器叶轮的被动旋转。湍流模型选为RNG k-ε模型,压力速度耦合算法采用SIMPLE算法,压力离散格式采用PRESTO格式,动量方程的扩散项和压力项采用中心差分格式,对流项采用一阶迎风格式。研究结果表明,运用该方法能够准确计算空气预滤器内部流场和模拟旋转器叶轮的被动旋转状态。