摆线式推进器水动力性能试验研究

论文摘要

本论文研究的推进器是摆线式推进器,其偏角是可控的,因此称之为可控偏角直叶片摆线式推进器。论文以试验研究为主要手段,研究推进器在转速、叶片弦长、叶片数、偏心率与进速系数的不同组合状态下的水动力性能。为摆线式推进器的设计选型和水动力性能设计提供理论基础。首先,论文介绍了一种采用伺服电机控制叶片运动的新型推进器试验装置——可控偏角直叶片摆线式推进器的试验装置、工作特点。设定了试验参数,制定了详细的试验方案,并完成了试验设备的调试和安装。在准备工作完成后,我们进行了推进器在不同试验状态下的水动力性能试验,得到了所需的水动力试验数据。其次,我们对试验数据的进行了初步处理和无因次化,并以试验数据为基础计算了推进器在不同状态下的推力系数、转矩系数、推进效率。依据计算结果制作了推进器在不同状态下的水动力性能曲线,分析了推进器的水动力性能在不同状态下的变化规律。然后,以试验数据为基础计算了叶片在不同状态下的法向力系数、切向力系数、对叶片转动轴的扭矩系数、作用在推进器上的推力系数、作用在推进器上的侧向力系数、对推进器转动轴的扭矩系数。依据所得结果制作了叶片的水动力性能曲线。并分析了叶片的水动力性能在不同来流速度、推进器转速、偏心率、叶片弦长、叶片数、密实度下的变化规律。最后,论文利用基于动量定理的双盘面多流管法计算了不同状态下的推进器的水动力性能,并依据流管收缩效应、叶片非定常效应和叶片间干扰效对计算结果进行了修正。将试验结果与计算结果进行了比较,分析了双盘面多流管法的可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 摆线推进器试验研究现状
• 1.3 摆线推进器理论研究现状
• 1.4 摆线推进器的工作原理
• 1.5 本文工作要点
• 第2章 摆线式推进器的试验机构设计
• 2.1 摆线式推进器的运动原理
• 2.2 试验机构设计
• 2.2.1 叶片及叶片控制机构设计
• 2.2.2 叶轮机构设计
• 2.2.3 动力驱动系统及传动系统设计
• 2.2.4 测量系统设计
• 2.3 本章小结
• 第3章 摆线式推进器性能试验及分析
• 3.1 试验设备及安装
• 3.1.1 试验设备
• 3.1.2 试验设备的安装
• 3.2 试验研究方案
• 3.3 试验数据的表达
• 3.4 试验数据的处理方法
• 3.4.1 原始数据的初步处理
• 3.4.2 主轴数据的处理方法
• 3.4.3 叶片数据的处理方法
• 3.4.4 试验雷诺数
• 3.5 推进器推进性能分析
• 3.5.1 无叶片推进器阻力与转矩
• 3.5.2 转速n对推进器推进性能的影响
• 3.5.3 偏心率e对推进器推进性能的影响
• 3.5.4 叶片弦长C对推进器推进性能的影响
• 3.5.5 叶片数Z对推进器推进性能的影响
• 3.5.6 密实度σ对推进器推进性能的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 摆线式推进器水动力性能分析
• 4.1 转子的运动及受力分析
• 4.1.1 叶片的运动分析
• 4.1.2 叶片的受力分析
• 4.1.3 推进器的受力分析
• 4.2 叶片水动力性能分析
• A对叶片水动力的影响'>4.2.1 来流速度V_A对叶片水动力的影响
• 4.2.2 叶轮转速n对叶片水动力的影响
• 4.2.3 偏心率e对叶片水动力的影响
• 4.2.4 叶片弦长C对叶片水动力的影响
• 4.2.5 叶片数Z对叶片水动力的影响
• 4.2.6 密实度σ对叶片水动力的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 动量定理模型
• 5.1 动量定理
• 5.2 双盘面多流管方法
• 5.2.1 求解方法
• 5.2.2 流管收缩效应
• 5.2.3 非定常效应
• 5.2.4 叶片干扰效应
• 5.3 双盘面多流管法程序
• 5.4 双盘面多流管法计算结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢