PDF《水下航行体泵喷 推 进器 总体选型与设计》

鱼雷完成泵喷推进器选型和设计方法有效性 的演示验证( &

(泵喷水推进总体选型方法 &

F &

(泵喷推进基本理论 已知条件有%雷体阻力特性曲线 Om # !Y $ 主机 额定功率 : = 和额定转速 .( 根据理想推进器理论可 以求得推进器的推力 T )扬程 F和效率

3 Q为*&

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+ T% K !Y Q4Y @ $ !&

$ F % &

$W !Y Q $ 4Y @ $ $ !$$

3 Q % : T : % K !Y Q4Y @ $Y @ &

$ K !Y Q $ 4Y @ $ $ % $Y @ Y Q0Y @ !!$ 式中%Y @表示泵未被扰动的进口速度 Y Q表示泵出 口的速度 K表示泵的流量 : T 表示泵的有效推力 功率 : 推进器有效功率( 实际的水下航行体泵喷水推进器工作于航行 体的伴流场中 安装于航行体尾部的泵喷进流会 吸入部分边界层水流! 如图 &

$( 由于边界层内水 流速度低于边界层外的流速 使推进器进流速度 小于航速 Y @ ( 设边界层对推进器进流的动量影响 系数为

4 动能影响系数为 * *&

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2 &

为进流面积 则进流面的流量)动量和动能分别如下 K %'

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2 G Y S O2 G !B$

4 K Y @ % '

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2 G Y $ S O2 G !#$ * &

$ K Y $ S % &

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2 G Y ! S O2 G !A$ 由式!B$ k !A$可以得到% 4% &

Y @ '

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2 G Y $ S O2 G Y @ '

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2 G Y S O2 G * % &

Y $ @ '

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2 G Y ! S O2 G Y $ @ '

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2 G Y S O2 G 式中%Y S为进流截面处不同径向位置速度

2 G为进 流面积( 考虑航行体边界层影响后 泵喷水推进器 推力 T )扬程 F和效率

3 Q变化为 T% K !Y Q44 Y @ $ !@$ F % Y $ Q $W 4* Y $ @ $W !'

$ : % &

$ K *Y $ Q 4*Y $ @ + ! $ ((其中 喷速比 .mY Q &

Y @ 因此 泵喷的喷射效 率为

3 Q % K !Y Q44 Y @ $Y @ &

$ K !Y $ Q 4*Y $ @ $ % $!.44 $ . $ 4* !&

%$ 图@A泵喷推进器进流速度分布 ? / BC @AW +

3 )6 / *

5 4 / &

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8 % * / )1)9 - % 0- ] + * /

1 3 + * &

F $(泵喷水推进器总体选型步骤 &

$按照效率最优原则确定最佳喷速比( 对式!&

%$求导 求出效率最高时的最佳喷速比 . * J: 为.*J: %40

4 $

4 *!&

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$ (($$由主机额定功率计算推进航速 Y N . g ( 根据能量传递 泵喷的输出功率为 : T %: =3 ?3 P

3 Q !&

$$ 式中%3 ? 为轴系传动系统机械效率

3 P为泵效率( 由于受泵喷水推进器与航行体相互作用的影 响 安装泵喷水推进器后航行体阻力不同于裸航行 体阻力 工程上常将这一变化以推力减额的方式来 描述 则考虑推力减额后泵喷水推进器推力作用下 航行体动力学方程为 : T Y N . g !&

4) $ 4O%?

8 A !&

!$ 式中%) 为推力减额 该值随航速而变化#O为裸航行 体阻力 其是航速的函数#? 8为航行体及附连水质 量#A 为船体运动加速度( 船体航速稳定后 阻力与 推力相平衡 此时可将式!&

!$简化求取航速 Y N . g % Y N . g % : T !&

4) $ O % : =3 ?3 P

3 Q !&

4) $ O !&

B$ 进而 可以得到喷水推进泵轴向推力为 T% : T Y N . g % : =3 ?3 P

3 Q Y N . g !&

#$ . $ # '

. 第#期靳栓宝 等%水下航行体泵喷推进器总体选型与设计 ((!$泵喷推进器的扬程 F和流量 K ( 由喷速比定义可知 Y Qm . Y @ 代入式!'

$求得泵 扬程为 F %*. $ 4*+ Y $ @ $W !&

A$ 则泵喷的体积流量为 K % : WF % : =3 ?3 P WF !&