第1章 绪论 1
1.1喷水推进概述 1
1.1.1喷水推进发展简史 1
1.1.2喷水推进器的组成和工作原理 6
1.1.3喷水推进的特点 7
1.1.4喷水推进器推进性能预报方法 11
1.1.5喷水推进器性能图谱 12
1.2空化研究现状 15
1.2.1空化理论的发展 15
1.2.2空化流动的数值模拟方法 16
1.2.3空化初生与空化噪声 18
1.2.4 CFD方法在空化流动模拟中的应用 19
1.3喷水推进器性能数值预报研究现状 21
1.3.1喷泵性能数值研究 21
1.3.2进水流道性能的数值研究 22
1.3.3喷水推进器性能数值预报研究 22
1.3.4喷水推进器空化性能研究 24
1.4空化监测的研究现状 24
1.4.1空化监测试验研究 24
1.4.2空化特征提取信号处理技术研究 27
1.4.3喷水推进泵空化监测技术 30
1.5喷水推进器空化监测技术的若干问题和发展趋势 31
1.5.1喷水推进器空化监测技术的若干问题 31
1.5.2喷水推进器空化监测技术的发展趋势 32
第2章 空化理论及监测机理分析 34
2.1空化产生的机理和条件 34
2.2空化的阶段、类型和危害 35
2.2.1空化的阶段 35
2.2.2空化的类型 35
2.2.3空化的危害 36
2.3喷水推进泵空化特征提取常用方法 36
2.4空化监测机理 38
第3章 数值计算方法及其在空化流动数值模拟中的应用 40
3.1计算流体力学 40
3.2湍流模拟与湍流模型 40
3.2.1雷诺时均数值模拟方法 41
3.2.2大涡模拟方法 44
3.2.3分离涡模拟 45
3.3多相流模拟与空化模型 46
3.3.1基于密度的空化模型 47
3.3.2基于压力的空化模型 47
3.4绕二维水翼空化流动数值模拟与模型评价 50
3.4.1空化流动稳态计算 50
3.4.2空化初生最大应力判据 59
3.4.3空化流动瞬态模拟 62
3.5喷水推进器空化流动数值模拟简介 69
第4章 喷水推进器推进性能数值计算 70
4.1数值方法校验 70
4.1.1喷水推进双级轴流泵水力性能数值计算与分析 70
4.1.2主冷却剂泵水动力性能数值模拟与分析 81
4.1.3泵喷推进器水动力性能数值模拟与分析 86
4.2喷水推进器数值模型与校验 89
4.2.1喷泵数值计算与模型校验 89
4.2.2喷水推进器敞水性能数值模型与校验 93
4.2.3装船后喷水推进器推进性能数值模拟与校验 102
第5章 喷水推进器空化性能数值计算与分析 109
5.1数值模型校验 109
5.1.1湍流模型的评价 110
5.1.2空化模型评价 111
5.1.3对临界压力的考虑 111
5.2喷泵空化性能数值计算与分析 111
5.2.1相似定律及其应用 112
5.2.2喷泵空化性能曲线及其应用 113
5.2.3来流不均匀性对喷泵空化性能的影响 116
5.3喷水推进器空化性能数值计算与分析 120
5.3.1计算结果 120
5.3.2空化性能分析 121
5.4空化限制线的确定 124
5.4.1空化限制线上若干工况的计算 125
5.4.2空化限制线的确定 126
5.5瞬态模拟与分析 131
5.5.1设计点工况瞬态计算 131
5.5.2严重空化工况瞬态计算结果 133
第6章 喷水推进泵空化性能试验 135
6.1试验泵水力模型的设计 135
6.2试验泵及测试段的结构设计 137
6.3试验内容 139
6.3.1运转试验 139
6.3.2水力性能试验 140
6.3.3汽蚀性能试验 140
6.4试验结果与分析 141
6.5空化性能数值预报 145
第7章 喷水推进器与螺旋桨特性的差异 155
7.1敞水性能的差异 155
7.1.1叶元体与叶片受力 155
7.1.2喷水推进器和螺旋桨流场数值模拟 156
7.1.3流场与工作特性分析 159
7.1.4小结 161
7.2空化性能的差异 161
7.2.1喷水推进器流场数值模拟 161
7.2.2喷水推进器发生空化的条件分析 162
7.2.3喷水推进器空化数 164
7.2.4小结 166
第8章 空化模拟试验平台与实船空化测量系统设计 167
8.1概述 167
8.2实验室空化模拟试验平台设计 167
8.2.1试验平台的结构组成和工作原理 167
8.2.2试验平台的空化模拟原理和方法 168
8.2.3数据采集和分析 169
8.3实船空化测量系统设计 170
8.3.1实船测试硬件介绍 170
8.3.2采集系统架构介绍 170
8.4基于LabVIEW软件的测试系统 172
第9章 空化特征提取方法的研究 174
9.1基于高阶导数的空化特征提取研究 174
9.1.1高阶导数的计算 175
9.1.2高阶导数提取脉冲特征研究 175
9.1.3试验研究 176
9.1.4小结 179
9.2空化振动信号调制特征分析及提取方法研究 179
9.2.1包络技术和相关分析原理 180
9.2.2空化信号的解调技术仿真研究 182
9.2.3试验研究 187
9.2.4小结 192
第10章 空化强度故障识别分类研究及评估 194
10.1基于时序分析的空化故障识别研究 194
10.1.1时间序列分析的原理 194
10.1.2离心泵运行工况的建模 196
10.1.3空化残差方差值的特征识别 197
10.2空化故障识别的时域分析研究 197
10.2.1时域特征选择 197
10.2.2空化故障时域特征识别及评估 199
10.2.3试验研究 200
10.3最小二乘支持向量机分类研究 202
10.3.1最小二乘支持向量分类机 203
10.3.2最小二乘支持向量分类算法 205
10.3.3空化信号强度仿真 207
10.3.4试验研究 208
10.4小结 212
第11章 空化监测阈值的确定方法研究 213
11.1声压规律曲线的描述 213
11.2离心泵空化监测阈值的试验研究 214
11.2.1离心泵空化监测频段的选择 215
11.2.2 NPSH3值的判别 216
11.2.3离心泵空化监测思路 217
11.2.4离心泵空化监测阈值的确定研究 218
11.3喷水推进泵空化监测阈值的试验研究 221
11.3.1喷水推进泵空化监测参数的选取 221
11.3.2喷水推进泵空化监测频段的选择 221
11.3.3喷水推进泵空化监测阈值的确定研究 229
第12章 实船空化监测案例 234
12.1传感器的安装 234
12.2空化转速与空化限制线 235
12.3空化在线监测特征阈值的确定 237
12.4实船喷水推进泵空化在线监测 240
参考文献 245