水翼及轴流泵非定常空化特性数值研究的任务书.docx

水翼及轴流泵非定常空化特性数值研究的任务书
任务书
1.研究背景
在船舶、航空、车辆以及其他液体输送和驱动的设备中，水翼和轴流泵是非常常见的两种机械装置。水翼可以在高速移动中产生升力，从而提高船舶或潜艇的速度和稳定性。而轴流泵则可以将流体输送到高压或高速状态，从而提供动力。然而，这两种机械装置在高速运动和高速泵送时都面临空化问题。空化是指在流体中出现气泡或空隙，这会降低机械装置的效率和性能，甚至会导致损坏。
因此，研究水翼和轴流泵的非定常空化特性对提升它们的性能和可靠性具有重要意义。目前，已有许多研究工作探讨了水翼和轴流泵的空化问题，但大部分都是针对定常流体，并且缺乏直观的实验数据。因此，本研究计划通过数值模拟和实验方法，研究水翼和轴流泵在高速运动和高速泵送时的非定常空化特性，为其性能优化提供重要支持。
2.研究内容
2.1研究对象
水翼和轴流泵是本研究的研究对象。通过数值模拟和实验方法，对它们在高速运动和高速泵送时的非定常空化特性进行研究，设计合理的实验和数值模拟。
2.2研究内容
2.2.1数值模拟
通过CFD（Computationalfluiddynamics，计算流体力学）方法，建立水翼和轴流泵的三维数值模型。采用VOF（VolumeofFluid）方法模拟流体中的空化现象，通过控制参数的变化，研究水翼和轴流泵的非定常空化特性。
2.2.2实验研究
采用水池试验平台，模拟水翼高速运动和轴流泵高速泵送的场景，获得水翼和轴流泵的非定常空化数据。通过数据处理和分析，得出水翼和轴流泵的非定常空化特性。
2.3研究成果
本研究旨在通过数值模拟和实验方法，研究水翼和轴流泵在高速运动和高速泵送时的非定常空化特性。研究成果将包括以下主要内容：
1.水翼和轴流泵的三维数值模型。
2.定量研究水翼和轴流泵在高速运动和高速泵送时的非定常空化特性。
3.水翼和轴流泵非定常空化数据的实验验证和分析。
4.针对水翼和轴流泵的非定常空化问题，提出改进和优化方案。
3.研究方法
本研究将采用数值模拟和实验方法相结合的方式，研究水翼和轴流泵在高速运动和高速泵送时的非定常空化特性。主要研究方法包括：
1.基于CFD方法建立水翼和轴流泵的三维数值模型。
2.采用VOF方法模拟流体中的空化现象，研究水翼和轴流泵的非定常空化特性。
3.设计水池试验平台，模拟水翼高速运动和轴流泵高速泵送的场景，采集实验数据。
4.通过数据处理和分析，获得水翼和轴流泵的非定常空化特性数据。
5.结合实验和数值模拟结果，验证和分析水翼和轴流泵的非定常空化特性。
4.研究计划
本研究计划完成周期为12个月。具体研究计划如下：
第1-2个月：建立水翼和轴流泵的三维数值模型，并确定VOF方法模拟空化现象的参数。
第3-4个月：对水翼和轴流泵的非定常空化特性进行数值模拟。
第5-8个月：设计试验平台，执行水翼和轴流泵的非定常空化实验。
第9-10个月：对实验数据进行处理和分析。
第11-12个月：结合数值模拟和实验数据，验证和分析水翼和轴流泵的非定常空化特性。
5.研究经费
本研究的经费预算为50万元，其中包括实验器材、测试仪器、材料费、人员费用等。研究经费将从学校科研项目和企业科技计划中获取。研究团队将严格按照经费使用计划苛求克制，确保经费充分利用和科研成果的最大价值。
6.研究成果与应用
本研究旨在研究水翼和轴流泵在高速运动和高速泵送时的非定常空化特性，为其性能优化提供科学依据。本研究成果将在学术期刊、学术会议和技术报告中进行发表和宣传。应用方面，本研究成果可支持船舶、航空、车辆等领域相关设备的设计和优化，提高设备的性能和可靠性。同时，本研究成果也可为提高液体输送和驱动系统的效率和可靠性提供指导。