[发明专利]小通径循环水系统的自流循环设计方法

权利要求书

1.一种小通径循环水系统的自流循环设计方法，其特征在于，该方法针对进口导流装置内流道进行优化设计，具体包括以下步骤：

S1、确定自流循环引水口的布置位置：考虑水下航行器表面粘性流体绕流产生的边界层效应对自流循环引水效果的影响，确定引水口的布置位置；

S2、确定自流循环引水口截面形状：在保证截面积相等的情况下，通过流场仿真，分析不同入口形状对系统自流能力的影响，进而确定对自流能力影响最小的引水口截面形状；

S3、开展进口导流装置内流道阻力优化设计：对导流装置内流道特征进行多参数优化，采用二阶响应面回归模型确定内流道主要特征的最优组合，使系统自流流量达到最大。

2.根据权利要求1所述的小通径循环水系统的自流循环设计方法，其特征在于，所述导流装置采用航行器腹部伸出表面的吸入口布置方式。

3.根据权利要求2所述的小通径循环水系统的自流循环设计方法，其特征在于，步骤S1中所述的布置位置指引水口距航行器表面的距离，确定方法具体包括：

S1.1、通过流场仿真，得到边界层厚度随航行器长度方向的变化规律；

S1.2、根据航行器表面开口附近的边界层厚度确定引水口伸出航行器表面的距离，需要满足引水口距航行器表面的距离大于开口附近边界层厚度。

4.根据权利要求1所述的小通径循环水系统的自流循环设计方法，其特征在于，步骤S2中，若自流能力受截面形状的影响不明显，则根据制造工艺的难易程度选取合适的截面形状。

5.根据权利要求1所述的小通径循环水系统的自流循环设计方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

S3.1、确定优化变量：选取入口圆直径、入口引流直流段长度、直流段管路渐扩比、入口截面倾角四个特征参数作为优化变量建立导流装置内流道多参数优化模型，优化目标为使系统自流流量达到最大；

S3.2、生成计算样本：根据所选取的优化变量采用均匀试验设计方法生成针对入口导流装置内流道特征参数的4因素21水平均匀分布表，根据分布表中的每组特征参数值建立相应的系统流体域仿真计算模型，进而生成21个计算样本；

S3.3、计算各样本点系统自流流量：采用三维计算流体动力学仿真软件计算各样本点系统模型的自流流量；

S3.4、建立内流道多参数优化数学模型：对计算得到的21个样本点结果，采用二阶响应面回归模型进行拟合，进而生成针对导流装置内流道的多参数优化数学模型；

S3.5、求解优化模型的驻点：求解多参数优化数学模型的驻点，使系统自流流量达到最大；

S3.6、得到最优解：当系统自流流量达到最大时，得到进口导流装置内流道设计的最优特征参数组合；

S3.7、最优几何模型：根据求取的最优解特征参数组合建立具备最优水力性能的进口导流装置几何模型。