地下溶洞探測器運載裝置推進螺旋槳研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，儲存能源已經(jīng)成為一個重大課題。如果可以將地下由液態(tài)鹽礦床形成的巨大的溶洞空間作為能源的儲備空間意義重大。為了將探測器安全運載到地下溶洞并可靠地在溶洞中邊行進邊測量以便了解溶洞內(nèi)部幾何尺寸，研究設(shè)計了探測器運載裝置。本文著重設(shè)計研究了運載裝置的推進部分螺旋槳。
　　本文主要分為兩個階段螺旋槳的設(shè)計和基于CFD軟件FLUENT對螺旋槳敞水性能的預(yù)報。螺旋槳的設(shè)計采用了螺旋槳環(huán)流理論方法，在設(shè)計槳葉幾何外形前需要

2、先求解槳葉徑向的環(huán)量分布，首先基于螺旋槳升力線渦模型，引入了離散化馬蹄渦的思想，推導(dǎo)得到將升力線離散化后的螺旋槳轉(zhuǎn)矩和推力，并以螺旋槳效率最佳為原則得到了槳葉徑向的環(huán)量分布;然后選擇了NACA16為槳葉翼型，并結(jié)合升力線理論和已知的最佳環(huán)量分布求解槳葉的幾何形狀，并對螺旋槳進行了強度校核和三維建模。螺旋槳模型應(yīng)用Gambit作預(yù)處理，將計算域設(shè)定為直徑是螺旋槳直徑數(shù)倍的圓柱并劃分為動區(qū)域和靜區(qū)域兩部分，入口和出口分別選擇了速度入口邊界和

3、出口邊界，螺旋槳和計算域圓柱表面設(shè)置為壁面，劃分網(wǎng)格后導(dǎo)入FLUENT進行數(shù)值模擬計算。在FLUENT中設(shè)定了速度入口、動區(qū)域和壁面條件的參數(shù)，將螺旋槳壁面設(shè)置為隨著動區(qū)域以相同速度和方向旋轉(zhuǎn)，壓力和動量的離散格式均為標準型，湍流動能和湍流耗散率使用QUICK離散格式，求解器為基于壓力的隱式求法即SIMPLES算法。湍流模型分別選擇了標準k-ε模型，重整化的k-ε模型和雷諾應(yīng)力湍流模型，與標準壁面函數(shù)結(jié)合起來對螺旋槳在不同進速下的敞水性