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新型船用燃气轮机排气引射器研究

作　者: 林仁磊
导　师: 孙海鸥
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 轮机工程
关键词: 燃气轮机排气引射器结构创新数值模拟实验设计
分类号: U674.703.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着红外制导武器的不断发展,船舶在海上(尤其是高风险海域)的生存面临着日益严峻的挑战。为了提高船舶生存能力,红外抑制系统应运而生,而船舶燃气轮机排气引射器则是其核心组成部件,担负着降低甚至是消除船舶燃气轮机排气系统红外辐射信号的重任。本文在广泛搜集有关引射器资料的基础上重点整理出与燃气轮机排气引射器相关的文献,然后在阅读这些文献的基础上,从引射器结构这一角度出发,简要叙述了国内外船用燃气轮机排气引射器的发展概况。同时还介绍了加拿大Davis工程有限公司研制的船舶红外信号抑制系统和直升机红外信号抑制系统。本文在重点学习国外同行成功的研究经验的基础上,提出了两大结构创新点：喷管结构从圆形过渡到矩形和扩压管采用多级结构。设计了一种新型船用燃气轮机排气引射器。然后在对引射器模型作了一定简化后,采用数值模拟方法预测未加级和加级引射器的性能,并在此基础上对它们进行了结构优化设计。最后本文设计了一套实验方案,用来测量引射器在不同工况下的引射系数和总压损失、模拟不同安装空间以及不同旋流角对引射器性能的影响。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-14
  1.1 引射器简介  10-11
  1.2 研究目的及意义  11-12
  1.3 研究内容  12-14
第2章船用燃气轮机排气引射器国内外研究状况  14-28
  2.1 国外船用燃气轮机排气引射器研究状况  14-20
    2.1.1 DRES Ball和E/D红外抑制系统  14-15
    2.1.2 纵向矩形排气管道排气引射器  15
    2.1.3 圆形弯曲混合管排气引射器  15-16
    2.1.4 带有四级扩压器的圆形排气引射器  16-17
    2.1.5 纵向以及横向外壳排气引射器  17
    2.1.6 带有四级扩压器的圆形直管排气引射器  17-18
    2.1.7 喷管由圆形过渡到矩形、混合管为弯曲矩形的排气引射器  18-19
    2.1.8 喷管由圆形过渡到矩形、混合管矩形、扩压管为四级矩形的直线型排气引射器  19-20
  2.2 国内船用燃气轮机排气引射器研究状况  20-23
    2.2.1 单喷管和四喷管排气引射器  20-21
    2.2.2 四喷管多级排气引射器  21
    2.2.3 弯曲型排气引射器  21-22
    2.2.4 超短型排气引射器  22-23
  2.3 引射器应用研究—Davis工程有限公司  23-26
    2.3.1 船舶红外信号抑制系统  23-25
    2.3.2 直升机红外信号抑制系统  25-26
  2.4 本章小结  26-28
第3章计算流体动力学概述  28-33
  3.1 CFD基本思想  28
  3.2 流动控制方程  28-30
  3.3 湍流模型  30-32
    3.3.1 湍流流动特征  30
    3.3.2 湍流基本方程  30-31
    3.3.3 湍流的数值模拟方法  31-32
  3.4 本章小结  32-33
第4章船用燃气轮机排气引射器结构创新与数值模拟  33-66
  4.1 排气引射器结构创新来源与模型简化  33-34
  4.2 排气引射器数值模拟  34-36
    4.2.1 网格划分  34-35
    4.2.2 边界条件设置  35
    4.2.3 湍流模型  35-36
  4.3 未加级排气引射器结构优化  36-49
    4.3.1 结构尺寸及性能参数说明  36
    4.3.2 计算结果数据表  36-40
    4.3.3 计算结果分析-变化曲线  40-43
    4.3.4 计算结果分析-敏感指数  43-49
  4.4 加级后排气引射器结构优化  49-65
    4.4.1 结构尺寸及性能参数说明  49-50
    4.4.2 计算结果数据表  50-53
    4.4.3 计算结果分析-变化曲线  53-58
    4.4.4 计算结果分析-敏感指数  58-65
  4.5 本章小结  65-66
第5章实验设计  66-71
  5.1 实验目的与实验方法  66
    5.1.1 实验目的  66
    5.1.2 实验方法  66
  5.2 实验布置示意图与实验设备  66-67
    5.2.1 实验布置示意图  66
    5.2.2 实验设备与测量仪表  66-67
  5.3 实验模型制作  67-68
    5.3.1 引射器模型  67
    5.3.2 密封箱  67
    5.3.3 其他注意事项  67-68
  5.4 实验步骤  68-70
    5.4.1 测量引射器模型的性能曲线  68
    5.4.2 不同的安装空间对引射器性能的影响  68-69
    5.4.3 不同的进气旋流角对引射器性能的影响  69-70
  5.5 本章小结  70-71
结论  71-72
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  72-73
参考文献  73-77
致谢  77

新型船用燃气轮机排气引射器研究

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