水下推进器选型计算
水下航行体推进电机额定参数确定及电磁负荷的选择
水下航行体推进电机额定参数确定及电磁负荷的选择摘要：介绍了水下航行体推进电动机电磁功率的确定与分析，同时探讨了水下航行体推进电机转速的确定及分析。
论述了电磁负荷的选择与分析。
关键词：水下航行体；推进电机；额定参数确定；电磁负荷的选择1 电磁功率的确定与分析对于水下航行体推进电动机，其电磁功率可按下式估算：，其中：系数可取；电机的额定效率可选取85％左右。
由于水下航行体电机采用高的电负荷，电枢热负荷达一般直流电机的2～3.5倍，水下航行体推进电机在铜耗比例上失去了保证最佳效率的正常比例，在一般电机中电机总损耗约是电枢电路铜耗的2～3倍，而在水下航行体推进电机中仅为1.6～2.2倍，即铜耗的比例加大，于是鱼需推进电机的实际效率低于一般电机效率4～12%。
令表示电枢槽宽、表示电枢槽高、表示槽填充系数、表示绕组的电流密度，则的物理意义就是每槽内导体的总电流，令表示槽距，则电枢线负荷可按照另外一种表达式描述：。
其中尺寸比例系数定义为：；。
通过计算，得到：。
假定电枢直径递增的一系列电机，其各部分的几何比例都保持不变，即电机几何形状是相似的，而它们的和可视为常数，则电机的转矩正比于长度因次的四次方，而电机的体积正比于长度因次的三次方。
由此可见转矩的增加比电机体积或质量的增加要快，所以在条件完全相同的情况下，制造容量大的电机比制造容量小的电机有较好的经济效果。
2 水下航行体推进电机转速的确定及分析为了满足水下航行体对推进电机体积、质量小的主要要求，总是尽可能选取高的转速，在确定推进电机转速时应考虑下面几点因素。
2.1 考虑螺旋桨噪声目前各国应用的对转式螺旋桨转速一般在以下，泵喷式推进器转速则高达。
2.2 考虑传动比应用于水下航行体的减速器要求具有结构简单，体积小、重量轻、效率高、噪音小等性能，设计这样的减速器也是一件相当复杂的工作。
一般采用单列2K—H型差动行星轮系。
减速比的确定应根据效率、结构、噪音，装配及螺旋桨效率等方面综合考虑，但在水下航行体推进电机设计中往往先确定螺旋桨转速和推进电机转速，由此算出减速比，根据减速比确定减速器的结构参数。
喷水推进泵选型设计时工作参数和几何参数计算
喷水推进泵选型设计时工作参数和几何参数计算聂建栋;朱朝峰【摘要】作为推进装置中的一个主要部件,喷水推进泵在选型设计上与传统的泵差别很大,其工作参数的确定必须建立在推进系统分析的基础上,由设计航速下系统的最高喷射效率决定最佳喷速比,由额定转速和驼峰阻力处航速对应的工况点的抗空化性能来设定泵设计转速,并且要满足主机功率的要求.在已知设计航速和船体阻力曲线的条件下,引入8个假定参数后,计算得到了泵的5个工作参数值;由比转速和吸口比转速建立工作参数和几何参数之间的联系,进而求得转子进、出口直径和喷口直径等主要设计参数.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2015(035)003【总页数】7页(P59-65)【关键词】船舶;喷水推进泵;选型设计;工作参数;几何参数【作者】聂建栋;朱朝峰【作者单位】海军驻武汉四三八厂军事代表室,武汉430061;海军驻武汉四三八厂军事代表室,武汉430061【正文语种】中文【中图分类】TQ040 前言当泵用作船舶推进器时，它应当满足水动力推进器的一般要求：保证船舶推进的设计航速；推进装置总的推进效率尽可能高；巡航航速到设计航速区间推进器效率较高且变化平缓。
与陆用水泵相比，喷水推进泵的效率和抗空化性能要求更严。
并且，为了产生尽可能大的推力，泵流量相对较大，尺寸和重量也限制较严，从而使得推进泵比转速较高、功率密度较大。
与该要求相适应的现代船用喷水推进泵主要为单级混流泵或者是比转速更高的轴流泵。
喷水推进泵作为喷水推进装置中的主要部件，其运转参数必须匹配推进装置的运转参数，进而由运转参数所决定的泵的主要设计参数也要兼顾推进装置的结构和布置要求。
本文针对喷水推进泵在设计使用时上述考虑因素，选取计算初始设计阶段泵的运转参数和主要设计参数，为船用喷水推进泵的自主设计迭代程序开发奠定基础。
1 喷水推进泵运转参数确定常见艉板式喷水推进器如图1所示，由进水流道、喷水推进泵、喷口和操舵倒航机构四部分组成。
开架式水下机器人操纵性水动力系数计算
基金项目：广东省科技计划项目（2015B010919006），中央高校基本科研基金 (D2192650)。 作者简介：薛乃耀（1994-），男，硕士研究生。 收稿日期：2019-11-19
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广东造船 2020 年第 1 期（总第 170 期）
2 水动力函数
获取，在六自由度方向分别进行纵荡、横荡、垂荡、横摇、
Key words: Underwater robot; Hydrodynamic model; Numerical calculation
1 引言 遥控带缆水下机器人（ROV）在海洋资源开采、
海洋探测和海洋工程作业中应用广泛。目前 ROV 多为 开架式结构，机箱、浮体、螺旋桨以及作业工具直接 安装于机器人框架上，结构复杂。水下机器人的操纵 性是其水下作业能力的重要影响因素，其主要受机器 人的结构、推进系统配置和控制律影响。要使水下机 器人的作业能力满足设计要求，必须综合考虑机器人 的水动力性能，为推进系统的选择提供依据。2015 年， 挪威科技大学 Ole Alexander Eidsvik[1] 利用基于势流理论 的 CFD 软件 WADAM 计算了多种型号水下机器人的附 加质量，并与经验公式、实验数值及 WAMIT 计算结果
作对比，若实验仪器精度不足，则 CFD 计算结果与参 考值更为接近。
自主式水下机器人和载人潜水器的水动力模型大 多为潜艇运动方程，基于一个定常运动速度和小扰动 叠加得到。通过以定常运动为基准点进行泰勒展开， 导出潜艇运动的水动力系数。对于本文设计的水下清 污机器人而言，由于液压系统和作业工具的存在，三 向不对称，作业期间推进系统的主要任务为定点悬停 和姿态调整，基于定常运动的潜艇水动力模型并不适 用。本文采用文献 [2] 的开架式 ROV 水动力模型，通过 ANSYS-AQWA 和 Fluent 计算水下机器人的水动力系数， 为其推进器配置选型以及结构优化提供依据。
几种水下推进器介绍及超小型水下推进器开发设计
几种水下推进器介绍及超小型水下推进器开发设计几种水下推进器装置水下机器人又称为水下无人潜器，分为遥控、半自治及自治型。
水下机器人是典型的军民两用技术，不仅可用于海上资源的勘探和开发，而且在海战中也有不可替代的作用。
为了争夺制海权，各国都在开发各种用途的水下机器人。
以下介绍几种最新的水下推进器：1泵喷推进器上世纪80年代，英国在“特拉法尔加”(Trafalgar)级攻击型核潜艇上率先装备了一种新型的泵喷推进器(PumpJetThrus^r)。
这种推进方式可以有效降低潜艇的辐射噪声，因而倍受世界各海军强国的关注。
随后，英国在1前卫"(Vanguard)级以及“机敏"(Astute)级核潜艇上，法国在“凯旋"(LeTriomphant)级核潜艇上，美国在“海狼"(Seawolf)级、“弗吉尼亚"(Virginia)级核潜艇上，纷纷采用泵喷推进器取代已被广泛应用的七叶大侧斜螺旋桨。
据不完全统计，至今世界上以泵喷推进器作为推进方式的核动力潜艇已达几十艘之多。
图1“北风之神”级核潜艇尾部泵喷射推进器特写采用泵喷推进的潜艇与采用大侧斜螺旋桨推进的潜艇相比，最大的优点是可以大幅度降低潜艇推进器的辐射噪声、提高潜艇的低噪声航速。
以美国“海狼”级攻击型核潜艇为例，该艇水下最高航速30节以上(有报道可达35节)，水下30米时的低噪声航速大于20节，辐射噪声接近于海洋环境噪声，被美国官方称为当今世界上最安静、最快的潜艇。
图2泵喷推进器设计三维图随着声探测技术的飞速进步，在未来海战中，核潜艇的声隐身性能将是决定战斗胜负的关键，努力降低核潜艇的噪声必将成为潜艇研究的主要课题，而推进器是核潜艇的一个主要噪声源，低噪声推进器的研究和应用势在必行。
因此，具有低噪声优势的泵喷推进器，将成为未来几十年核潜艇推进器的一个重要发展方向。
2WT系列蛙人助推器武汉维纳凯朴工程技术有限公司生产的商用水下推进器（DPV）,也叫蛙人助推器，是潜水爱好者或者特种部队进行潜水航行的重要援助手段之一，广受国内外使用者的青睐。
飞力(ITT)推进器技术规范.doc
低速推流器( 带齿轮箱) 技术特性★潜水推流器保证的工艺要求所有推流器应确保水池中的介质搅拌均匀，不发生沉淀，应形成平均流速0.3m/s 。
作为设备制造商，应对在水池平均流速在0.3m/s 时的水池阻力和推流器推力进行计算，提供设备的详细选型报告。
该报告至少包括：型号规格、数量、额定推力、合计推力、工艺要求推力以及制造商对水平流速不小于0.3m/s 的完全保证等。
推流器的设计推流器应能处理原水和污水。
推流器可上下升降，方便的移动，检查或维修无需人员进入湿井。
滑行杆支架作应为推流器整体部件之一。
推流器全部的重量受力在一个支架上，并且这个支架可承受推流器形成的推力。
推流器、附件和电缆可在20 米水深持续潜水运行，不会发生泄漏。
推流器的构造每台推流器具有齿轮箱，潜水封闭式连接设计。
推流器的所有部件，包括电机和齿轮箱，都应能够在水下连续运行。
除底座和叶片外，推流器的主要铸件应为灰口铸铁，ASTM A-48 Class 35B，BS 1452 Grade 260 或DIN 1691 GG25，表面光滑、无气泡或其它不规则。
所有的螺母、螺钉和垫圈应为AISI 304 不锈钢或更好的材质。
推流器外部所有与搅拌液体发生接触的铸铁表面都有一层涂层喷涂保护。
在需要防水密封的临界接触面上，采用腈或氟化橡胶O形环，从而使两个面上的橡胶O型环及O型环接触的四个侧面无需特别的扭距限制就应能获得压紧。
不使用需要一定扭矩才应能达到压紧效果的形式，也不使用矩形截面垫片及密封复合物。
冷却系统电机应能被周围搅拌介质充分冷却。
电缆入口密封电缆接线室应是一个带固定板的完整部件。
电缆入口处有两套弹性衬套，保证防水和潜水密封。
不采用单一的密封系统将。
电缆入口包含两个圆柱型弹性衬套。
每个衬套带垫圈和一个套圈，它们有精密的公差设计以适应电缆的外径和入口的内径。
1衬套可被一个密封管挤压，密封管应是用两个不锈钢螺丝拧进电缆接线室。
不利用扭矩作旋转进行密封。
水下推动器选型计算探讨
水下推动器选型计算探讨
邓荣森;张会朋;王涛
【期刊名称】《中国给水排水》
【年(卷),期】2006(22)20
【摘要】对水下推动器的计算选型,目前国内尚无成熟的计算公式,研究水下推动器选型的计算方法是一个亟待解决的问题。
对水下推动器的选型计算进行了探讨,通
过分析和推理认为飞力公司关于水下推动器的计算公式在理论上是可行的,通过对
摩擦系数的分析和加修正系数而得到了与飞力公式一致的水下推动器选型计算公式。
根据推力计算出推动器的输出功率后,可通过厂家提供的产品螺旋桨效率η螺和电
机效率η电机来求得推动器所需要的轴功率和装机功率。
【总页数】4页(P49-52)
【关键词】水下推动器;推力;氧化沟
【作者】邓荣森;张会朋;王涛
【作者单位】重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】X703.1
【相关文献】
1.水下推动器单独运行时一体化氧化沟流态试验研究 [J], 李伟民;邓荣森;王涛;胡
锋平
2.应用模糊综合评判法进行计算机网络结构的选型设计--兼论徐州工程机械集团公
司计算机网络结构的选型设计 [J], 徐世河;孔庆华;陈志荣;杜应升
3.机动管线水下穿越铺设拉力计算及设备选型软件开发 [J], 李涛;王东梅;张伟明
4.电力液压推动器试验方法的初步探讨 [J], 马庆来
5.水下推动器对氧化沟混合液的循环作用 [J], 李伟民;邓荣森;王涛;胡锋平
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水泵选型计算公式
、水泵选型计算公式一、水泵选型计算1、水泵必须的排水能力 Q B =2024maxQ m 3/h 2、水泵扬程估算 H=K （H P +H X ） mH P ：排水高度；H X ：吸水高度；K ：管路损失系数，竖井K=1.1—1.5；斜井∂＜20°时K=1.3～1.35；∂=20°～30°时K=1.25～1.3；∂＞30°时K=1.2～1.25 二、管路选择计算 1、管径： '900'V Q d nπ=m Qn ：水泵额定流量；'V 经济流速m/s ；'Vp =1.5～2.2m/s ；='Vx 0.8～1.5m/s ；'dx ='dp +0.025 m2、管壁厚计算 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+----+=C P d P PPp )65.0(230*)65.0(230211σσδ mmd P ：标准管内径mm ；P ：水管内部工作阻力P=0.11Hsy （测地高度m ）Kg/cm 2；σ：许用应力，无缝管σ=8Kg/mm 2，焊管σ=6 Kg/mm 2，C=1mm ； 3、流速计算 2900d Q V nπ=m/s三、管路阻力损失计算∑+=g V g d LV h 22*22ξλ m ； 总阻力损失计算 h w =（h p +h x +gVp 22）*1.71.7：附加阻力系数 四、水泵工作点的确定 H=Hsy+RQ 2 m ； 22QH Q H H R WSY =-= Hsy ：测地高度 m 五、校验计算①吸水高度：Hx=Hs-h wx -g Vx 22m ；②η2=85%～90%ηmax ；③稳定性：Hsy≤0.9H 0六、电机容量计算cm mm H Q KN ηηγ102*3600= Kw ；c η：传动效率，直联时c η=1，联轴节时c η=0.95～0.98； K 备用系数Qm ＜20m 3/h ，K=1.5；Qm=20—80 m 3/h ，K=1.3—1.2；Qm=80—300 m 3/h ，K=1.2—1.1；Qm ＞300 m 3/h ，K=1.1；水力计算参数表。
潜水推进器设计标准
潜水推进器设计标准
潜水推进器是一种用于推进潜水器、潜水艇等水下器材的装置，设计标准主要包括以下几个方面：
1. 推力：潜水推进器的设计标准首先需要考虑的是推力大小，即每个推进器产生的最大推力。
推力大小需要根据潜水器的重量、潜水深度、潜水速度以及潜水器的所需操作等因素来确定。
2. 效率：潜水推进器的设计标准还需要考虑其推进效率，即输出功率与输入功率之间的比值。
推进器的效率越高，能够更有效地利用能源，提供更大的推力。
3. 耐用性：潜水推进器需要能够在潜水环境中长时间运行而不出现故障。
因此，设计标准需要包括对材料的选择和处理、密封性能的要求、结构强度等方面的考虑。
4. 可控性：潜水推进器需要具备良好的可控性，以便潜水器能够精确地进行定位和操纵。
可控性的设计标准包括推进器的转向能力、加速和减速的灵活性等。
5. 噪音和振动：潜水器需要保持较低的噪音和振动水平，以减少对潜水员和潜水器设备的干扰。
因此，潜水推进器的设计标准需要考虑减少噪音和振动的措施。
6. 适应性：潜水推进器需要适应不同的潜水环境和任务需求。
设计标准需要考虑不同深度、水温、水质等因素对推进器性能的影响，以保证推进器能够在各种条件下正常工作。
综上所述，潜水推进器的设计标准包括推力、效率、耐用性、可控性、噪音和振动、适应性等多个方面的考虑。
潜水推流器技术参数和选型
潜水推流器技术参数和选型
1 潜水推流器介绍
潜水推流器是海洋工程建设中比较先进安全的海洋推进器种类之一，主要用于运载线路、管道、设备等等。
它具有设计精良，优良的密封性，容易操作，耐磨性、耐腐蚀性、耐压性强等的优点，因而在海洋工程的安全用途上大放异彩。
2 技术参数
潜水推流器具有众多的技术参数，包括总推进力、总质量、整机外形尺寸、水下深度等等。
其中总推进力通常以米为单位，总质量则以吨为单位，整机外形尺寸则以尺为单位。
3 选型
根据不同海洋工程的要求，潜水推流器需要分别进行选型。
首先根据不同海洋工程的运载量，需要考虑产品的总推进力和总质量，来选择合适的推流器；其次，根据海洋工程中的施工深度，也需要选择带有水下深度限制的推流器；最后，结合施工环境，来选择抗磨损、抗腐蚀的潜水推流器。
以上是关于潜水推流器技术参数和选型的介绍，可以看出，在进行潜水推流器的选型时，要综合考虑多方面的因素，如总推进力、总质量、水下深度以及施工环境等等，以便确保海洋工程的安全使用。
船舶喷水推进器进水流道效率的数值计算
船舶喷水推进器进水流道效率的数值计算船舶喷水推进器是一种利用高速水流推动船舶的设备。
进水流道是喷水推进器的重要组成部分，对其效率有着至关重要的影响。
因此，通过数值计算来评估进水流道效率是非常重要的。
在船舶喷水推进器中，水流从进水流道进入推进器，并在喷泉中形成高速水流，从而产生推进力。
因此，进水流道的设计至关重要，可以影响到喷射流的速度和冲击力，进而影响到整个推进器的性能。
为了计算进水流道的效率，可以使用数值模拟方法来模拟水流的流动。
数值模拟是通过计算机模拟各种流体现象的方法。
在数值模拟中，通过使用Navier-Stokes方程组来描述水流的运动。
同时，还需要考虑到不可压缩性、湍流、壁面摩擦等一系列影响因素，从而精确地预测水流的流动行为。
在进行数值计算之前，需要对进水流道进行三维建模。
建模可以使用计算机辅助设计软件，如SolidWorks和AutoCAD等。
然后，在建模后，可以使用流体力学软件，如ANSYS Fluent 和OpenFOAM等，来进行数值计算。
在进行数值计算时，需要设定一定的边界条件，如进水速度、进水角度、喷嘴尺寸等。
然后，使用计算机计算出水流在进水流道中的流动状态。
最后，通过比较计算出的推进力和实际测试的结果，可以评估进水流道的效率。
通过数值计算，可以得出不同进水参数下的推进器效率。
在实际设计中，可以根据数值计算的结果来优化进水流道的设计，以获得更好的推进性能。
同时，数值计算还可以提供设计师更好的推进器设计方法，从而实现更高效的推进。
总之，数值计算是一种非常重要的评估进水流道效率的方法。
通过使用数值模拟软件来分析水流的流动行为，可以帮助设计师更好地理解进水流道的性能，并为进一步性能的提升提供技术支持。
数据分析是一种以数学和统计学方法为基础的分析方法，通过对数据的筛选、处理、分析和解释，来揭示数据背后的趋势、模式和规律。
对于数据分析，选择合适的分析工具和合适的方法是非常重要的。
首先，在进行数据分析时，需要列出相关数据。
潜水回流泵扬程计算-选型指南
潜水回流泵选型指南一、扬程计算扬程计算概述：选泵要先确定流量各总扬程。
1．扬程的计算H=H geo+H system式中：H geo——净扬程。
（H geo=H2-H1）H system——系统损失。
H system=H j+H jn+H valve式中：H j——管道内损失。
H j=λ*(L*V）/(D*2g)H jn——外部损失。
H jn=V2/2g弯管内损失。
平均值0.1——0.2mH valve——阀门内损失。
平均值0.05——0.25m，实际数值应从供应商处取得。
需要知道更详细的计算方法请联系公司技术部。
2．符号意义λ=平均值0.02L=管道长度（m）V=流速。
一般取2.4（m/s）D=管道直径（m）g=9.81（m2/s）3. 计算示例：Q=475 l/sH geo=0.35 mL=21 mV=2.4 m/sD=0.5 m此系统没有阀和弯管。
（1）计算管道损失H j=λ*(L*V）/(D*2g)=0.02*21*2.42/(0.5*2*9.81)=0.25 m（2）计算外部损失H jn=V2/2g=2.42/(2*9.81)=0.30 m（3）确定扬程：H=0.35+0.25+0.3=0.9 m（4）从泵曲线上可以确定，SRP80。
50378。
27可满足要求，当流量为475l/s时，泵的扬程为0。
95m。
潜水回流泵特点潜水回流泵可适用于最恶劣的环境。
该泵基于模块化设计，其原理与搅拌器和推流器一样，使维护工作方便简单。
所有的部件都由精心选择的材料制造，并且在组装前经过完整的测试以保证其可靠性和耐用性。
潜水回流泵是齿轮箱驱动的，其不锈钢水力部件在重载和轻载的环境下都能高效的运行。
潜水回流泵有以下几种规格：DN300，DN400，DN500，DN600，DN800，电机功率范围从3.0——24KW。
其最大流量能达到5.13m3/h,最高扬程能达到2.1m。
不同应用的解决之道：污水处理厂——泵送回流污泥。
潜艇推进器效率计算公式
潜艇推进器效率计算公式潜艇是一种能够在水下航行的水下舰艇，它的推进器效率对于潜艇的性能和航行能力具有非常重要的影响。
推进器效率是指推进器所产生的推进力与其消耗的能量之间的比值，可以用来评估推进器的性能和节能程度。
在潜艇设计和性能评估中，推进器效率的计算是一个重要的工作。
本文将介绍潜艇推进器效率的计算公式及其相关内容。
潜艇推进器效率的计算公式可以用来评估潜艇推进系统的性能和节能程度。
推进器效率通常用推进器的推力和功率之比来表示，其计算公式如下：推进器效率 = 推进器的推力 / 推进器的功率。
其中，推进器的推力是指推进器产生的推进力，通常以牛顿（N）为单位；推进器的功率是指推进器消耗的功率，通常以瓦特（W）为单位。
推进器效率的计算公式可以用来评估推进器在产生推进力时的能量利用效率，是一个重要的性能指标。
潜艇推进器效率的计算公式可以通过实验和理论分析来确定。
在实际的潜艇设计和性能评估中，通常会进行推进器效率的实验测定，以验证推进器的性能和节能程度。
实验测定推进器效率通常需要使用推进器测试台或水池等设备，通过测量推进器的推力和功率，然后计算推进器效率。
另外，也可以通过理论分析来计算推进器效率，根据推进器的设计参数和工作条件，采用流体力学和热力学等理论方法来进行推进器效率的计算。
潜艇推进器效率的计算公式可以用来评估不同类型和结构的推进器的性能和节能程度。
在潜艇设计和性能评估中，通常会对不同类型和结构的推进器进行效率比较，以选择最适合潜艇的推进器。
推进器效率的计算公式可以帮助设计师和工程师评估推进器的性能和节能程度，为潜艇的设计和性能优化提供重要的参考依据。
潜艇推进器效率的计算公式还可以用来评估潜艇的整体性能和节能程度。
推进器是潜艇的重要组成部分，其性能和节能程度对潜艇的整体性能和航行能力具有重要的影响。
推进器效率的计算公式可以用来评估潜艇的推进系统的性能和节能程度，为潜艇的性能评估和改进提供重要的参考依据。
混流式喷水推进器的性能试验与数值计算
第３ ３卷第 ５期
２１ ０ ２年 ５月
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混 流 式 喷 水 推 进 器 的 性 能 试 验 与 数 值 计 算
ｒｃ— ｒｓ ｉｔ ｒｔ ｎｍｅ ｏ ．Ｂ ｕ ｅ ｍｐｓ ｇｔｅｗ ｔｒ ｔ ｒｐ ｌｖ ｕ ｅａｄ ｔｅｓｉ ｒｓ ｔｎ ｅｃ ｒｅ ｔｅ ｅｔ ｈｕｔｎｅ ａｉ ｔ ｄ ｙｓｐ ｒ ｏｉ ａ ｊ ｏ ｕｓ ｅｃｒ ｎ ｈ ｈｐ ｅｉａ ｃ ｕ ， ｈ ｔ － ｇ ｏ ｈ ｉ ｎ ｈ ｅｅ ｐ ｉ ｖ ｓ ｖ
王永生（ ９ ５ ） １５ 一 ，男 ， 教授 ，博士生导师 ． 通信作者 ： 书平． 常
第 ５期
常书平 ， ： 等 混流式 喷水 推进 器的性能试验与数值计算
・６ ６ １・
了一 新 型 混 流 式 喷水 推 进 器 ， 名 为 Ｓ － Ｇ ２６ 命 ＤＨ Ｄ ６． 本文 将 采用 试验 研 究 和 数值 模 拟 两 种 手 段 ， 合 检 综 验该 型 喷水 推进 器是 否达 到 了设计 要 求 ．
水下潜航器航速计算公式
水下潜航器航速计算公式水下潜航器是一种能够在水下进行探测和勘测的设备，它可以在海底进行科学研究、资源勘探、水下作业等任务。
在水下潜航器的设计和使用过程中，航速是一个非常重要的参数，它直接影响着潜航器的作业效率和能耗。
因此，准确计算水下潜航器的航速对于潜航器的设计和使用至关重要。
水下潜航器的航速可以通过以下公式进行计算：V = (P R) / F。
其中，V表示水下潜航器的航速，单位为米/秒；P表示推进力，单位为牛顿；R表示阻力，单位为牛顿；F表示水下潜航器的质量，单位为千克。
推进力P是水下潜航器在水中前进时所受到的推进力，它可以通过水下推进器的设计参数和工作状态来计算。
通常情况下，推进力与推进器的功率和效率有关，可以通过推进器的性能曲线来确定。
阻力R是水下潜航器在水中前进时所受到的阻力，它与潜航器的形状、表面粗糙度、速度等因素有关。
通常情况下，可以通过水下潜航器的流体力学模拟或实验来确定。
水下潜航器的质量F是一个固定值，它与潜航器的结构和装备有关。
通常情况下，可以通过潜航器的设计参数和装备清单来确定。
通过以上公式，可以计算出水下潜航器在不同工况下的航速。
在实际应用中，水下潜航器的航速还受到水流、水温、水质等环境因素的影响，因此在计算航速时需要考虑这些因素的影响。
水下潜航器的航速对于潜航器的设计和使用有着重要的意义。
首先，航速直接影响着潜航器的作业效率，航速越快，潜航器的作业范围和速度就越大，作业效率也越高。
其次，航速还影响着潜航器的能耗，航速越快，潜航器的能耗就越大，因此在设计和使用潜航器时需要兼顾航速和能耗之间的平衡。
在实际应用中，水下潜航器的航速通常是根据任务需求和潜航器的性能参数来确定的。
在进行科学研究和勘测时，通常需要根据任务需求确定潜航器的航速范围，从而确定潜航器的推进器和动力系统的参数。
在进行水下作业时，通常需要根据作业需求确定潜航器的航速范围，从而确定潜航器的作业效率和能耗。
总之，水下潜航器的航速是一个非常重要的参数，它直接影响着潜航器的作业效率和能耗。
水下推动器的选型可依据哪些要点进行？
水下推动器的选型可依据哪些要点进行？水下推动器是水中运动设备中极为紧要的部件，其性能和质量直接影响设备的使用效果。
面对市面上浩繁种类和品牌的水下推动器，选择一款性能合适、质量牢靠的水下推动器显得越来越紧要。
所以，如何选择一款合适的水下推动器，需要了解一些选型要点，下面就依据这些要点进行实在的分析和阐述。
性能参数水下推动器的性能参数决议了水下推动器的使用效果，对于不同的用户和使用场景，需要重点关注的性能参数也不同。
推力推力是水下推动器最基本的性能参数，通常用于衡量水下推动器的实际推动本领。
对于使用者来说，越大的推力表示水下推动器的运动速度越快，对于求速的用户来说推力是重中之重。
不过，对于长时间运动的用户来说，需要选择适合本身的推力，不能过强或过弱，不然会导致体力消耗过大或者目的地距离达不到预期。
耗电量水下推动器耗电量也是选择时需要考虑的一个关键性能参数。
一般来说，大功率的水下推动器功率也会较高，对应的则是较大的消耗电量。
而选择一款合理的耗电量的水下推动器也就能够更好的为运动者供应帮忙，而且更节能环保。
声响度水下推动器一般都是在水中使用的设备，所以一般使用者会挂念它的声音大小。
在水中使用的设备噪音会直接传到水中，影响到四周生物和其他运动场所用户，对于使用者本身也会产生影响。
一般来说，声响度越低表示水下推动器噪声越小，更加环保。
设计特点设计特点可以从以下几个维度来考虑。
造型设计目前市面上的水下推动器形状各异，从外型上看就已经能基本区分出它们的使用范围和适用场景。
对于消费者来说，美观、稳定的造型可以更好地呈现使用者本身的个人美化意愿，同时也能更加适合他们本身的使用需求。
维护和保养选择一款维护保养相对简单的水下推动器，可以让用户平稳地保持设备的使用寿命，节省更多维护和修理投入。
所以，在选型时，尤其需要从维护和保养这个角度进行考虑。
电池寿命电池寿命也是一个值得关注的方面。
水下推动器需要电力不断为其供应，所以电池寿命长的产品会更具有应用价值。
水下推进器选型计算
水下推进器计算及选型1.已知参数及条件可双渠道供水，单渠渠宽3 m，渠有效长约128 m，水深4.1 m，日供水6万T，日取水量6.54万T，平时为单渠道供水。
渠内正常供水时，水流速为0.1 m/s，含沙量为20~40mg/l，沙粒直径0.1~2mm，每月排沙一次，排沙时，推进器启动前两端闸门关闭，则渠内水流动速度为0 m/s，推进器启动后要使明渠内水中泥沙经推进器搅拌及推动而不沉淀渠内水流动速度应不小于2m/s。
2．渠内水中启动推力的计算设计院经过设计计算，确定要使渠内水中泥沙流动而不沉淀，其水流速应不小于2m/s。
要使渠内水的流速达到设定值，根据动量定理，设作用在水上的合外力即推进器对水的推力为F，则有F=ρQ(β2ν2-β1ν1)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（1）式中ρ—液体密度（kg/m3），这里为砂水混合后的密度；Q—渠内过水流量（m3/s）；β1、β2—动量修正系数，工程实际应用时可取β1=β2=1；ν1、ν2—渠内过水前、后流动速度（m/s）。
又知，Q=Aν2=Bhν2式中A—渠内过水截面积（m2）；B—渠宽度（m）；h—渠内水深（m）。
则（1）式变为F=ρBhν2 (ν2-ν1)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（2）从前面工程设计参数中已知B=3（m）；h=4.1（m）；ν2=2（m/s）；ν1≈0（m/s）；含沙量取30mg/l=30 g/ m3 =0.03kg/m3液体密度ρ可通过下面公式求得。
液体密度ρ=（单渠每月沉沙量+单渠内纯净水质量）/单渠内沙水混合体积。
而单渠每月沉沙量=单渠每月过水量×平均含沙量=（日取水量×30）×平均含沙量=（65400×30）×0.03=58860( kg)。
单渠内沙水混合体积=渠宽度×渠内水深×渠长=3×4.1×128=1574.4(m3)沉沙应占体积=每月沉沙量/沙的理论密度=58860/1000/2.65=22.21(m3)渠内水应占体积=单渠内沙水混合体积-沉沙应占体积=1574.4-22.21=1552.19(m3)单渠内纯净水质量≈渠内水应占体积×纯净水密度=1552.19×1000=1552190 (kg)液体密度ρ=(58860+1552190)/ 1574.4≈1023（kg/m3）将已知参数代入（2）式有F=1023×3×4.1×2×(2-0)≈50332(N)从上计算可知，要使单渠内水的流速V≥2（m/s），则推进器对水的启动推力F≥50332 (N)3.渠内水中实际推力的计算在实际运行时，一方面推进器产生的推力只作用在导流罩内径大小范围内的水流截面，需要带动整个水流截面的水流动，因断面突然扩大，会发生旋涡、撞击，从而产生局部阻力损失，用Δрj1表示；另一方面水在长达128 m且有拐弯的明渠内流动，会因与池壁的摩擦产生沿程阻力损失，用Δрf表示，会因拐弯产生局部阻力损失用表示Δрj2表示，在渠道进口和出口也会产生局部阻力损失，用表示Δрj3表示。
海洋机器人推进器电机的电磁场计算
海洋机器人推进器电机的电磁场计算随着工业化和现代化的进程，人类对海洋资源的需求和利用越来越高，而海洋机器人的发展则成为了其中的一个重要方向。
海洋机器人是一种具有自主性和智能化的机器人，可以在海洋中完成各种任务，如海洋勘探、海洋环境监测、海底资源勘探等。
其中推进器电机是海洋机器人的重要组成部分，其性能直接影响着机器人的运行效率和稳定性。
因此，对推进器电机的电磁场进行计算和分析，对于设计和优化海洋机器人具有重要意义。
本文将介绍海洋机器人推进器电机的电磁场计算，包括电磁场的基本原理、电磁场计算的方法和模型建立、计算结果分析等内容。
一、电磁场的基本原理电磁场是电荷和电流所产生的相互作用的结果。
电荷是原子核和电子中的基本粒子，带有正电荷的为原子核，带有负电荷的为电子。
电流是电荷在导体中的运动，通常由电子的移动构成。
电磁场包括电场和磁场两部分，它们的作用力分别为电力和磁力。
电场是电荷周围的空间中存在的一种物质场，它的作用力为电力。
电场的强度表示为电场强度，单位为牛/库仑（N/C）。
电场的方向与电荷的正负性有关，正电荷的电场方向指向外部，负电荷的电场方向指向内部。
磁场是电流周围的空间中存在的一种物质场，它的作用力为磁力。
磁场的强度表示为磁感应强度，单位为特斯拉（T）。
磁场的方向与电流的方向有关，电流方向为顺时针时，磁场方向指向纸面内部；电流方向为逆时针时，磁场方向指向纸面外部。
二、电磁场计算的方法和模型建立推进器电机是一种电动机，它通过电能转换成机械能，推动机器人在水中运动。
推进器电机的电磁场计算需要考虑电机的结构、材料、线圈等因素。
电磁场计算可以采用有限元法进行，具体步骤如下：1.确定电机的几何结构和材料参数，包括转子、定子、线圈等部分的尺寸、形状和材料。
2.建立电机的有限元模型，将电机分割成若干个小单元，对每个单元进行网格划分，计算单元内的电场和磁场。
3.对电机进行电磁场仿真计算，根据电机的工作条件和电流大小，计算电机内部的电场和磁场分布情况。
QJB型潜水推进器选型注意事项
一、QJB型潜水推进器的结构及性能特点QJB型潜水推进器(推流器)主要由潜水电机、减速机、螺旋推进叶轮、密封、手摇卷扬机构、安装系统和电气控制装置等配套组成。
1、结构紧凑、体积小、重量轻。
操作维护简单、安装方便快捷、使用寿命长。
2、叶片具有自洁功能，可防杂物缠绕、堵塞。
3、与曝气系统配合使用可使能耗大幅度降低，充氧量明显提高，有效防止沉淀。
4、的电机绕组为F级绝缘，防护等级为IP68，选用一次润滑免维护进口轴承，具有油室泄漏检测和电机绕组过热保护功能，使电机的工作更加安全可靠。
5、机械密封的摩擦付材质为耐腐蚀的碳化钨，所有紧固件均为不锈钢材质。
6、在规定的条件下，首次故障前平均运行时间不小于10000小时，整机使用寿命不小于15年。
7、潜水推流器桨叶由弹性聚氨脂或铝合金制成，能承受变化的负荷，推力被平均分配，具最佳水力设计。
二、QJB型潜水推进器的用途及适用条件混合搅拌系列潜水推进器适用于各种水处理工艺和工业进程需要保持固、液二相或固、液、气三相介质均匀混合反应的场所。
QJB型潜水推进器可在下列条件下正常连续运行：1、最高介质温度不超过40°C2、介质的PH值在5-93、介质密度不超过115KG/M^34、潜水推进器长期潜水运行，潜水深度一般不超过20米三、QJB型潜水推进器的选型注意事项QJB型潜水推进器的选型是一项比较复杂的工作，选型的正确与否直接影响设备的正常使用，作为选型的原则就是要让搅拌机在适合的容积里发挥充分的搅拌功能，一般可用进速来确定。
根据污水处理厂不同的工艺要求，搅拌机最佳进速应保证在0.15~0.3m/s之间,如果低于0.15m/s的进速则达不到推进搅拌效果,超过0.3m/s的进速则会影响工艺效果且造成浪费。
所以在选型前首先确定潜水推进器运用的场所，如：污水池、污泥池、生化池;其次是介质的参数，如：悬浮物含量、粘度、温度、PH值;还有水池的形状、水深等。
QJB型潜水推进器所需的配套功率是按容积大小、搅拌液体的密度和搅拌深度而确定的，根据具体情况采用一台或多台搅拌机。
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水下推进器计算及选型
1.已知参数及条件
可双渠道供水，单渠渠宽3 m，渠有效长约128 m，水深4.1 m，日供水6万T，日取水量6.54万T，平时为单渠道供水。
渠内正常供水时，水流速为0.1 m/s，含沙量为20~40mg/l，沙粒直径0.1~2mm，每月排沙一次，排沙时，推进器启动前两端闸门关闭，则渠内水流动速度为0 m/s，推进器启动后要使明渠内水中泥沙经推进器搅拌及推动而不沉淀渠内水流动速度应不小于2m/s。
2．渠内水中启动推力的计算
设计院经过设计计算，确定要使渠内水中泥沙流动而不沉淀，其水流速应不小于2m/s。
要使渠内水的流速达到设定值，根据动量定理，设作用在水上的合外力即推进器对水的推力为F，则有
F=ρQ(β2ν2-β1ν1)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（1）式中ρ—液体密度（kg/m3），这里为砂水混合后的密度；
Q—渠内过水流量（m3/s）；
β1、β2—动量修正系数，工程实际应用时可取β1=β2=1；
ν1、ν2—渠内过水前、后流动速度（m/s）。
又知，Q=Aν2=Bhν2
式中A—渠内过水截面积（m2）；
B—渠宽度（m）；
h—渠内水深（m）。
则（1）式变为
F=ρBhν2 (ν2-ν1)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（2）从前面工程设计参数中已知
B=3（m）；h=4.1（m）；ν2=2（m/s）；ν1≈0（m/s）；含沙量取30mg/l=30 g/ m3 =0.03
kg/m3
液体密度ρ可通过下面公式求得。
液体密度ρ=（单渠每月沉沙量+单渠内纯净水质量）/单渠内沙水混合体积。
而单渠每月沉沙量=单渠每月过水量×平均含沙量=（日取水量×30）×平均含沙量=（65400×30）×0.03=58860( kg)。
单渠内沙水混合体积=渠宽度×渠内水深×渠长=3×4.1×128=1574.4(m3)
沉沙应占体积=每月沉沙量/沙的理论密度=58860/1000/2.65=22.21(m3)
渠内水应占体积=单渠内沙水混合体积-沉沙应占体积=1574.4-22.21=1552.19(m3)
单渠内纯净水质量≈渠内水应占体积×纯净水密度
=1552.19×1000=1552190 (kg)
液体密度ρ=(58860+1552190)/ 1574.4≈1023（kg/m3）
将已知参数代入（2）式有
F=1023×3×4.1×2×(2-0)≈50332(N)
从上计算可知，要使单渠内水的流速V≥2（m/s），则推进器对水的启动推力F≥50332 (N)
3.渠内水中实际推力的计算
在实际运行时，一方面推进器产生的推力只作用在导流罩内径大小范围内的水流截面，需要带动整个水流截面的水流动，因断面突然扩大，会发生旋涡、撞击，从而产生局部阻力损失，用Δрj1表示；另一方面水在长达128 m且有拐弯的明渠内流动，会因与池壁的摩擦产生沿程阻力损失，用Δрf表示，会因拐弯产生局部阻力损失用表示Δрj2表示，在渠道进口和出口也会产生局部阻力损失，用表示Δрj3表示。
由于上述损失的产生会使开始的启动流速衰减，要使长达128 m渠内水流平均流速维持在2（m/s）以上，需要推进器产生的一定的推力（即要求的渠内水中实际推力）去克服上述阻力损失。
（1）Δрj1的确定
据布达公式有
Δрj1=ξρν2/2 (3)
式中ξ-局部阻力损失系数；
ρ—液体密度（kg/m3），这里为砂水混合后的密度，ρ=1023（kg/m3）；
ν—渠内过水流速，（m/s），这里ν=2（m/s）；
而ξ=（1-A1/A2）2。
式中A2-渠内过水截面积，这里A1=0.91×3×2=5.46（m2）；
A1-双台推进器过导流罩过水截面积，这里A2=3×4.1=12.3（m2）；
则ξ=（1-5.46/12.3）2≈0.31，将已知参数代入（3）式得
Δрj1=0.31×1023×22/2≈634(Pa)
（2）Δрj2的确定
据布达公式有
Δрj2=ξρν2/2 (4)
式中ξ-折弯局部阻力损失系数，单渠中有两处折弯，分别为30°和42°折弯，按手册可查得30°折弯ξ1=0.1，40°折弯ξ2=0.14，ξ=ξ1+ξ2=0.24；
ρ=1023（kg/m3）；
ν=2（m/s）；
将已知参数代入（4）式得
Δрj1=0.24×1023×22/2≈491(Pa)
（3）Δрj2的确定
据布达公式有
Δрj2=ξρν2/2 (4)
式中ξ-渠道进口和出口局部阻力损失系数，按手册可查得进口ξ1=0.5，出口ξ2=1，ξ=ξ1+ξ2=1.5；
ρ=1023（kg/m3）；
ν=2（m/s）；
将已知参数代入（4）式得
Δрj1=1.5×1023×22/2=3069(Pa)
（4）Δрf的确定
据布达公式有
Δрf=f(L/B)ρν2/2 (5)
式中L—渠道长度，（m）
B—渠道宽度，（m）
ρ—砂水混合后的密度，（kg/m3）；
ν—渠内过水流速，（m/s）；
f—沿程阻力损失系数，需通过下面计算求得。
常用的明渠阻力系数有：Chezy系数C，Manning系数n及Darcy系数f，其中C、n 是有量纲，f是无量纲，三者之间有如下关系：
8/f=C2/g=R1/3/(n2g)
明渠中常用Chezy系数C。
Chezy系数C常采用巴甫洛夫斯基公式：
C=R y/n，其中R为水力半径，R=1.5（m），y=2.5n1/2-0.13-0.75R1/2(n1/2-0.10)，n可通过查表取n=0.14，则由计算得到y=0.137，C=87.5。
由8/f=C2/g求得
f=8g/C2≈0.01代入(5)式得
Δрf=f(L/B)ρν2/2=0.01×(128/3) ×1023×22/2≈873(Pa)
(5)总阻力损失Δр
Δр=ΣΔрj+ΣΔрf=Δрj1+Δрj2+Δрj3+Δрf=1637+491+3069+873=6070(Pa)
(6)实际推力的计算
Fˊ=Δр×A=6070×3×4.1=74661(N)
由于在实际运行时，一方面推进器产生的推力只作用在导流罩内径大小范围内的水
流截面，需要带动整个水流截面的水流动，会因摩擦及耗损而降低效率；另一方面水在长达130 m且有拐弯的明渠内流动，会因与池壁的摩擦产生沿程损失，会因拐弯产生局部损失。
故在计算实际推力时，因考虑适当取安全系数1.25，则实际推力F′= F×1.25=51414×1.25=64267.5(N)
4.推进器选型
选用型号为QJB15/6推进器，单台水推力为3500（N），功率为则单渠应选用台数
n=64267.5/3500≈18.36
取n=20，即单渠应选用20台推进器，双渠共选用40台推进器。
根据渠道工艺尺寸，推进器布置按单渠双台并列放置为10组，共20组。
水下推进器主要性能参数如下：
型号：QJB15/6；
水推力：3500（N）；
功率：15（kW）；
叶轮转速：240（r/min）。