[發明專利]一種基于數據庫的噴水推進器的優化設計方法

在審

• 申請號: 201810945130.0
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109063363A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 王國玉;趙曉陽;張孟杰;黃彪;黃瀚銳
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/30
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 唐華

本發明公開的一種基于數據庫的噴水推進器的優化設計方法，涉及水陸兩棲車輛、船舶領域。本發明實現方法如下：建立泵模型的數據庫；將設計參數輸入泵模型數據庫，并對噴水推進泵進行優化設計；采用代理模型與數值模擬相結合進行進水流道的優化設計；設計噴口；根據優化設計的進水流道、優化設計的噴水推進泵和設計的噴口，考慮三者的匹配關系，利用三維繪圖軟件進行噴水推進器的三維實體造型；將優化設計的噴水推進器應用于水陸兩棲車輛、船舶領域，提高相應領域噴水推進器的設計效率、縮短設計周期，并解決相應領域的工程問題。本發明具有設計效率高、設計周期短、利于實際應用的優點。

技術領域

本發明涉及一種基于數據庫的噴水推進器的優化設計方法，涉及水陸兩棲車輛、船舶領域。

背景技術

噴水推進器是一種利用噴出水流的反作用力推動船舶前進的裝置，隨著相關技術的發展，噴水推進器已經廣泛應用在兩棲車輛和高速艇等領域。噴水推進器相比較傳統的螺旋槳式推進裝置，具有許多獨特優勢。噴水推進器不需要復雜傳動裝置，可以由主機減速后直接帶動；噴水推進器一般安裝在船體內部，在復雜工作環境下，有利于泵體的保護；噴水推進器可以有效減少空泡的產生，并且降低噪音，減少振動；噴水推進器具有較好的操縱性和動力定位性能，可以實現船舶的無級變速、轉向、倒航；噴水推進器功率曲線平坦，主機抗過載性能較好。

同時，噴水推進器也存在一些弊端。由于噴水推進器由泵體和管道系統組成，管道系統的損失嚴重，導致裝置整體效率低于螺旋槳；為了適應有沙石的淺水區域，一般在噴水推進器吸水口處設置有格柵，會進一步增加噴水推進器的水力損失；由于噴水推進器的葉輪在內部，因此維修拆卸難度大于螺旋槳。

隨著各國對噴水推進器研究的深入，形成了一些相對成熟的設計理論。但在實際應用中，兩棲車輛設計周期較短，且對噴水推進泵的功率密度要求較高。傳統的設計方法設計周期長，理論復雜，不利于實際生產需要。因此，針對噴水推進器提出新的設計方法具有良好的應用價值。

發明內容

針對傳統的噴水推進器設計方法設計周期長、設計效率較低、理論復雜、不利于實際應用等問題，本發明公開的一種基于數據庫的噴水推進器的優化設計方法要解決的技術問題是：基于數據庫實現對噴水推進器的優化，具有設計效率高、設計周期短、利于實際應用的優點。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

本發明公開的一種基于數據庫的噴水推進器的優化設計方法，實現方法如下：建立泵模型的數據庫。將設計參數輸入泵模型數據庫，并對噴水推進泵進行優化設計。采用代理模型與數值模擬相結合的方法進行進水流道的優化設計，優化對象為影響進水流道過渡的兩個關鍵參數，即流道傾斜角α和彎管半徑R₃。設計噴口。根據優化設計的進水流道、優化設計的噴水推進泵和設計的噴口，考慮三者的匹配關系，利用三維繪圖軟件進行噴水推進器的三維實體造型。將優化設計的噴水推進器應用于水陸兩棲車輛、船舶領域，提高相應領域噴水推進器的設計效率、縮短設計周期，并解決相應領域的工程問題。

本發明公開的一種基于數據庫的噴水推進器的優化設計方法，包括如下步驟：

步驟一：建立泵模型的數據庫。

選取現有優秀的噴水推進泵模型，按照泵型及其特征參數，將各個泵型對應的葉片劃分為多個截面層，采用編程語言分別將對應單個截面層葉片形狀的坐標點輸入程序中并保存，擬合單個截面葉片形狀的坐標點，產生單個截面葉片形狀圖形。將所有截面上的形狀圖形繪制到同一張圖當中，形成圖形文件，并保存在數據庫中。數據庫輸出葉型優化設計結果時，直接調用對應泵型的圖形文件。根據不同泵型的特征參數繪制對應的綜合特性曲線，并將綜合特性曲線保存在數據庫中。還將不同泵型的模型試驗結果保存在數據庫中。將所選取的各個優秀的噴水推進泵模型，分別按照上述方式進行葉片形狀、綜合特性曲線和模型試驗數據的提取、繪制和保存，最終建立完整的泵模型的數據庫。所述數據庫在功能上主要由各泵型的葉片幾何形狀、各泵型的綜合特性曲線和各泵型的模型試驗數據組成。