[发明专利]一种导管尾缘仿生降噪的泵喷推进器及参数化建模方法

说明书

本发明提供一种导管尾缘仿生降噪的泵喷推进器及参数化建模方法，所述泵喷推进器包括导管、定子、桨毂、转子和桨轴，所述导管的尾缘设置有凹凸结构，所述凹凸结构的轮廓线为正弦曲线，所述凹凸结构包括若干个均匀分布的凹凸单元，所述凹凸单元为所述正弦曲线在一个周期内对应的曲线。本发明的技术方案解决了现有泵推进器的噪声大隐蔽性能较差的问题。

技术领域

本发明涉及船舶推进领域，具体而言，尤其涉及一种导管尾缘仿生降噪的泵喷推进器。

背景技术

泵喷推进器是由环状导管、定子和转子构成的组合式推进装置。环状导管的剖面为机翼型，罩住转子和定子，它是泵喷推进器内外流场的控制面。如采用具有吸声和减振的材料制造，则可以屏蔽转子及内流道产生的噪声。为了推迟转子叶片的空化、降低转子的噪声，通常采用能降低转子人流速度的减速型导管；定子为一组与来流成一定角度的固定叶片，使转子人流产生预旋或吸收转子尾流的旋转能量，同时用于固定导管；转子为类似于螺旋桨的旋转叶轮，通过与水流的相互作用产生推力，推动潜艇达到要求的航速。但是现有的泵推进器的噪声及隐蔽性能较差等问题仍然亟待优化。

发明内容

针对现有泵推进器的噪声大隐蔽性能较差的技术问题，本发明提供了一种导管尾缘仿生降噪的泵喷推进器参数化建模方法，通过正弦函数曲线的参数化仿生设计的导管尾缘，降低泵喷推进器的噪声，提高水下航行器的隐身性能。

本发明采用的技术手段如下：

一种导管尾缘仿生降噪的泵喷推进器，包括导管、定子、桨毂、转子和桨轴，所述导管的尾缘设置有凹凸结构，所述凹凸结构的轮廓线为正弦曲线，所述凹凸结构包括若干个均匀分布的凹凸单元，所述凹凸单元为所述正弦曲线在一个周期内对应的曲线。

进一步地，所述凹凸结构包括18个均匀分布的所述凹凸单元。

进一步地，所述正弦曲线的振幅A＝0.02D，其中D为所述转子的直径。

进一步地，所述转子的直径D为0.294m；所述定子与所述转子之间的轴向距离为0.048m；所述定子包括若干固定安装于所述桨轴的叶片，所述叶片对应翼型弦长所在直线相比于所述桨轴的轴线向右偏转7.5°；所述导管入口的直径为0.316mm，出口直径为0.23mm；相邻的所述凹凸单元上相对应的点之间的距离为0.04m。

本发明还提供了一种上述导管尾缘仿生降噪的泵喷推进器的参数化建模方法，首先建立以正弦函数表达的导管尾缘凹凸结构的正弦曲线模型，然后将得到的正弦曲线映射到导管的尾缘，根据需要通过调节正弦曲线模型的振幅和相位实现对凹凸单元的深度和个数的调节，从而获得满足要求的泵喷推进器的导管尾缘凹凸结构。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的导管尾缘仿生降噪的泵喷推进器及参数化建模方法，基于仿生学原理与曲线参数化建模相结合，将座头鲸前鳍的凹凸结构应用于泵喷推进器导管尾缘，可以将尾涡分解，加速了涡的扩散，使推进器附近的湍流强度和湍流范围减小，降低了推进器表面的压力脉动，从而起到了减振降噪的效果；泵喷推进器周围流场的这种变化提高了水下航行器的隐蔽性和生存能力。

基于上述理由本发明可在航空、航天、航海及工业能源动力领域的机翼、舵片、叶轮机及泵机叶片等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述泵喷推进器结构示意图。

图2为本发明所述导管结构示意图。

图3为本发明所述泵喷推进器结构示意图。