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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