浅析推进器集成电机泵喷推进器设计及在水下机器人上运用学术

论文导读：
摘要：水下航行器的推进系统有热动力装置和电动力两大类。与热动力推进系统相比，电动力推进系统优势显著。在电动力的基础上，出现了集成电机推进器，减小了推进器的体积。水下航行器推进方式主要有三种，对转桨、导管桨以及喷水推进器。喷水推进方式具有效率高，抗空泡能力强、操纵性和动力定位性能好、工作平稳噪声低的优点。集成电机泵喷推进器把两者的优点结合起来，是一种新型的水下航行器推进方式。集成电机泵喷推进器已经有了一定的探讨基础，大部分主要探讨其在鱼雷以及潜艇上的运用，一般情况下探讨的是大功率的推进器。水下机器人常用的推进方式有：电机推进器、液压推进器、喷水推进器、仿生推进器等。采取螺旋桨推进的电机推进器有体积大、易空泡等缺点，仿生推进器具有成本高等缺点。本论文将针对集成电机泵喷推进器运用于水下机器人进行探讨，即设计小功率的集成电机泵喷推进器推进水下机器人，以减小机器人的推进装置的体积，提升可操纵度，提升航速，降低噪声。本论文首先讨论水下航行器阻力计算策略，绘出超小型ROV阻力曲线；在探讨传统喷水推进功率匹配的基础上对集成电机泵喷推进器和水下机器人进行功率匹配策略进行探讨，并以ROV为例，计算给出匹配点的参数。其次，本论文对整个小型的集成电机泵喷推进器的机械部分和电气部分设计策略进行探讨，根据计算得到的匹配的参数，以ROV为被推进航行体，设计集成电机泵喷推进器，其中利用轴流泵设计论述中的升力法设计推进叶轮，利用流线法设计导叶，利用剖析法对集成电机泵喷推进器的电气部分进行设计，在机械结构上尽力配合推进器叶轮、导叶以及电机定子的原则和前提下，设计推进器其他机械部件，完成整个推进器的设计。再次，本论文对推进器的三维建模策略进行了探讨，针对叶轮和导叶型值点分散，建模工作量大的情况，探讨叶轮机械投影建模的策略以减小建模的工作量，最终建立整个集成电机泵喷推进器三维模型。最后，对文章中已设计好的推进器利用CFD的策略进行数值模拟，得出推进器推进泵的扬程特性，效率特性以及功率特性曲线，并对推进器内的压力和速度场进行浅析，数值模拟结果与设计推进器的预期相符。关键词：集成电机泵喷推进器论文功率匹配论文设计论文建模论文数值模拟论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要5-6
Abstract6-11
第一章 绪论11-19

1.1 集成电机泵喷推进器进展概述11-14

1.1 集成电机泵喷推进器结构介绍11-12

1.2 集成电机推进器的进展情况及优点12-13

1.3 泵喷推进器的进展情况及优点13-14

1.2 水下机器人推进方式概述14-16

1.2.1 水下机器人介绍14-15

1.2.2 水下机器人推进系统探讨近况15-16

1.3 本课题的探讨目的和作用16-17

1.4 本论文的主要内容17-19

第二章 集成电机泵喷推进器与水下机器人功率匹配探讨19-33

2.1 传统喷水推进论述及效率讨论19-24

2.

1.1 推进功率及效率讨论19-21

2.

1.2 三种喷水推进论述及表达形式21-22

2.

1.3 主要参数的选择及影响22-24

2.2 推进泵的分类及效率24-26

2.1 泵的主要性能参数介绍24-26

2.2 推进泵的效率26

2.3 泵的空泡26

2.3 集成电机泵喷推进器与水下机器人的功率匹配26-31

2.3.1 水下机器人阻力计算策略27

2.3.2 水下机器人阻力计算实例27-29

2.3.3 推进器与水下机器人的功率匹配策略29-30

2.3.4 功率匹配计算实例30-31

2.4 本章小结31-33

第三章 集成电机泵喷推进器设计与建模33-59

3.1 集成电机泵喷推进器设计原理33-40

3.

1.1 总体设计案例33

3.

1.2 叶轮设计原理33-36

3.

1.3 导叶设计原理36-37

3.

1.4 电机设计原理37-40

3.

1.5 其他部件设计原则40

3.2 推进叶轮设计40-48
3.

2.1 叶轮叶片设计策略40-45

3.

2.2 推进叶轮设计实例45-48

3.3 导叶的设计48-51

3.1 导叶叶片设计策略48-50

3.2 导叶设计实例50-51

3.4 集成电机泵喷推进器特种电机设计51-53

3.4.1 电机设计案例51

3.4.2 电机磁路计算策略51-52

3.4.3 推进电机设计实例52-53

3.5 其他机械部件的设计53-54

3.5.1 轴的设计53

3.5.2 进水导管和喷管及其他附件的设计53-54

3.6 推进器建模策略探讨54-58

3.6.1 推进器三维建模策略探讨54-55

3.6.2 叶轮及导叶的建模55-57

3.6.3 推进器外壳以及其他机械部件的建模及装配57-58

3.7 本章小结58-59

第四章 集成电机泵喷推进器数值模拟59-73

4.1 引言59-60

4.2 几何简化模型60

4.3 推进器数值模拟浅析策略60-66

4.

3.1 制约方程60-61

4.

3.2 湍流模型61-62

4.

3.3 离散与求解62-63

4.

3.4 计算域选取及网格划分63-65

4.

3.5 边界条件及求解参数设置65-66

4.4 计算结果及讨论66-70

4.1 计算收敛情况66-67

4.2 推进器推进泵的外特性曲线浅析67-69

4.3 推进器内压力场和速度场浅析69-70

4.5 本章小结70-73

结论与展望73-75
参考文献75-78
攻读硕士学位期间取得的探讨成果78-79
致谢79-80
附件80