泵类推进器振动和噪声控制的机理

在上述完成单泵-单进水流道基于单一几何参数控制的参数化设计与可靠性校验的基础上，潜艇内置式泵喷推进系统还涉及单泵-汇聚式多进水流道的设计，有必要进一步讨论在保持流道流体动力性能不变的情况下，如何将单进水流道扩展为汇聚式多进水流道设计方案，以适应锥形艇尾型线的安装要求。

依据设计经验，汇聚式进水流道的轴面曲线有两种结构形式，一种是直接将单流道轴面曲线镜像操作后径向叠加，主管直径等于支管直径的两倍，即泵进口直径等于单流道出口直径的2倍，如图3.31（a）所示；另一种是将单流道轴面曲线中的上壁面弯管段去掉后，再进行镜像操作与径向叠加，如图3.31（b）所示，此时主管直径介于支管直径和2倍直径之间。这两种结构形式的轴向长度以及单边径向安装高度都可以通过流道下壁面增加直管段来进行调节，其参数化控制方法与前述分析相同。从减小艇尾结构强度破坏程度的角度来看，第二种结构形式更加适应于锥形艇尾型线的有限安装空间需求，更加合理。

图3.31　汇聚式多进水流道的参数化设计

（a）单流道镜像后叠加；（b）单流道去上壁面弯管段后镜像再叠加(www.xing528.com)

根据几何换算关系可得主管直径表达式为

因潜用低速进水流道的流道倾角推荐范围为20°～26°，可知，一方面，汇聚式流道直径由流道倾角和单边流道的径向安装高度唯一确定。另一方面，单边径向安装高度一定时，流道倾角越小，主管直径越大，与流道适应高航速的变化趋势一致；流道倾角一定时，单边径向安装高度越大，主管直径越小，表明单流道出流汇合可以更快地完成。由此可得，在单边流道径向安装高度范围内，汇聚式流道主管直径的典型取值范围为，或者说在确定泵进口直径Dpump后，单边进水流道的出口直径范围为。将前述设计好的归一化单进水流道直径缩放至该范围内后，不仅可以保持单流道的流体动力性能不变，而且流体汇聚后能够满足推进泵的进流品质要求。从设计经验来看，因单边流道缺少了上壁面弯管段的整流作用，在单边流道出流径向速度分量的扰动下，主管出口中心区域的速度不均匀度将有所增加，不利于泵性能的发挥，因此，主管出口直径宜取值偏大一点为佳。