[发明专利]泵喷推进器导管内壁矩形沟槽消涡结构及设计和加工方法

权利要求书

1.一种导管内壁矩形沟槽消涡结构的设计方法，其特征在于，所述导管内壁矩形沟槽消涡结构由呈环形阵列均匀设置在导管内壁上的多个沟槽组成，所述沟槽的轴向位置与转子梢部的轴向位置一致；所述沟槽的前端面靠近转子梢部导边，沟槽的后端面靠近转子梢部随边，沟槽的前端面和后端面均为平面且与转子轴垂直，沟槽主体的横截面形状为矩形；

设计方法包括如下步骤：

步骤1、确定导管内壁矩形沟槽的初始设计参数；

具体是指根据泵喷推进器的工作参数以及导管和转子的几何形状，初步确定导管内壁矩形沟槽的主要参数；所述主要参数至少包括：前缘位置、后缘位置、轴向宽度、径向深度、沟槽数量；

对于前缘位置，令L1为沟槽前缘位置与转子梢部导边轴向位置的差值，沟槽前缘在转子梢部前缘之前为正；在步骤1中，沟槽前缘初始轴向位置与转子梢部导边轴向位置一致，即L1=0；对于后缘位置，令L2为沟槽后缘位置与转子梢部随边轴向位置的差值，沟槽后缘在转子梢部随边之后为正；在步骤1中，沟槽尾缘初始轴向位置与转子梢部随边轴向位置一致，即L2=0；

初始的径向深度H设置为沟槽所在位置导管厚度的1/3；初始轴向宽度b为沟槽所在位置导管内壁周长的1/240；沟槽初始数量N为120；沟槽轴线与转子轴线夹角为；

步骤2、以步骤1的结果为初始状态，改变沟槽前缘位置，重新计算泵喷推进器流场和水动力，确定沟槽前缘轴向位置与转子梢部端面最低压力值、转子梢涡涡核压力和推进效率的关系，得到沟槽前缘轴向位置对转子梢部端面最低压力值、转子梢涡涡核压力的影响规律，调整沟槽前缘位置直至转子梢部端面压力最低且转子梢涡涡核压力的增量达到最大，选取此时沟槽前缘位置作为沟槽前缘的优化位置；

步骤3、以步骤2的优化结果为初始状态，改变沟槽尾缘轴向位置，确定沟槽尾缘轴向位置与转子梢部端面最低压力值、转子梢涡涡核压力的影响规律，调整沟槽尾缘位置直至转子梢部端面压力最低且转子梢涡涡核压力的增量达到最大，选取此时的沟槽尾缘位置作为沟槽尾缘的优化位置；

步骤4、以步骤3的优化结果为初始状态，分别改变沟槽的轴向宽度和数量，确定沟槽轴向宽度和数量与转子梢部端面最低压力值、转子梢涡涡核压力的影响规律，选取使得转子梢部端面压力最低且转子梢涡涡核压力增量最大的沟槽轴向宽度和数量作为优化结果；

步骤5、以步骤4的优化结果为初始状态，改变沟槽的径向深度，得到沟槽径向深度与转子梢部端面最低压力值、转子梢涡涡核压力的影响规律，调整沟槽深度，窜去使得梢部端面压力最低且转子梢涡涡核压力增量保持不变时的沟槽深度作为沟槽深度的优化结果；

步骤6、以步骤5的优化结果为初始状态，改变沟槽轴线与转子轴线之间的夹角，确定沟槽角度与转子梢部端面最低压力、转子梢涡涡核压力的影响规律，选取使梢部端面压力最低且转子梢涡涡核压力增量最大时对应的沟槽角度作为沟槽角度的优化结果；

步骤7、以步骤6的优化结果为基础，依次将沟槽各边缘处形状改为半径不同的导圆结构，确定沟槽边缘导圆半径对转子梢部端面最低压力、转子梢涡涡核压力的影响规律，选取使梢部端面压力最低且转子梢涡涡核压力增量最大时对应的沟槽角度作为沟槽导圆半径的优化结果。

2.根据权利要求1所述的导管内壁矩形沟槽消涡结构的设计方法，其特征在于，所述沟槽的边缘处设置有导圆结构。