一种系列化喷水推进装置的快速选型方法

船用喷水推进装置通常采用系列化的供货模式。喷水推进供货商依据提供的船舶主尺度、航速、动力系统等输入参数,通过船-机-泵匹配理论从系列化喷水推进产品中选择一型以满足需求。本文提出一种基于系列化喷水推进装置的快速选型方法,在仅已知设计航速和主机功率的条件下可快速选择适当的系列化喷水推进规格。本文方法适用于船舶的前期论证和方案设计阶段,船东或设计人员能利用本方法和喷水推进产品样本来实现快速选型。系列化快速选型的结果经分析误差较小,能够满足工程应用的需求。

基于模块化的小型喷水推进装置设计研究

针对艇用小型喷水推进装置,采用模块化产品的设计思路,从需求分析入手,初步形成满足设计要求的喷水推进模块总体方案。基于功能分解,将喷水推进模块划分为多个子功能模块,依据模块单元的功能属性和输入/输出开展结构与接口的详细设计,并注重模块的独立性和通用性设计。最后根据建立的评价体系,对功能、模块化和标准化等指标进行评价。基于本文思路设计的喷水推进装置应用于13 m工作艇并取得了良好的实船试航效果。装置的模块化程度高、安装维护便捷,对小型喷水推进装置的模块化设计有一定借鉴意义。

喷水推进船自航功率特性数值计算与分析

喷水推进船的功率传递和推进效率成分与螺旋浆推进存在着显著差别。论文针对一艘喷水推进三体船,基于求解RANS方程,采用稳态多参考系(MRF)模型来模拟实泵,进行了带自由液面的喷水推进三体船自航数值模拟,并基于国际拖曳水池会议(ITTC)推荐的动量通量法对喷水推进的功率传递和效率分量进行分析,得到喷水推进总效率及其效率分量在不同航速下的变化规律。数值计算结果与自航试验结果吻合良好,表明该数值计算方法可以准确地预报喷水推进船体的自航性能。在低速时,推力减额主要受阻力增额分数的影响;在整个航速范围内,流道的效率和泵的效率随航速的变化不大。提高喷水推进总体效率要从提高流道效率、理想喷水效率和水泵效率入手。通过对功率传递和推进效率成分的分析,不仅能更好地理解船体-喷水推进的相互关系,而且根据计算得到的效率成分变化规律可以进行喷水推进器功率的估算,从而选择与之相匹配的主机,具有一定的学术科研价值和工程应用价值。

基于CFD的喷水推进器流道与喷口优化

为提高喷水推进器的水动力性能,对喷水推进器的流道与喷口进行了基于数值计算的优化研究。对一台喷水推进泵模型进行了敞水性能数值计算,验证了数值计算方法的准确性和有效性。对喷水推进器流道以及喷口进行参数化的几何重构和优化计算,考察流道与喷口参数对推进性能的影响。研究结果表明:在设计航速下,优化后的喷水推进器的转矩基本没变,推力和效率分别提高了2.53%和2.45%;在全航速范围,推力和效率平均分别提高了2.45%和2.49%。喷口变化对喷水推进器性能的影响大于流道变化对其的影响。适当增加流道倾角和降低导流帽倾角可提高推进性能。降低导流帽的倾角还可减弱导叶处的流动分离,改善导叶附近的流场。

喷水推进船舶二维控制手柄优化设计

本文针对喷水推进船舶常用的二维控制手柄功能开展优化设计。通过优化手柄单元的硬件结构和软件控制策略,实现了二维手柄在狭窄航道精确操舵、多工况推进和高速紧急停车等特殊航行场景下的控制功能。优化后的手柄控制系统经Simulink平台模拟仿真,结果满足预期的设计要求。该系统通过了实船功能验证,为后续大批量应用打下良好基础。

基于边界元理论求解水下潜艇流噪声的研究

该文运用无紧致声源假定的边界元法和传统的FW-H方程对水滴型潜艇的流噪声特性进行了数值模拟,将数值模拟得到的水听器处的声压值与试验值进行了对比,并研究了两种方法在求解沿潜艇X轴和Z轴上不同特征点处流噪声时的差异。结果表明,对于水听器处的流噪声声压值,边界元法得到的解更接近于试验值,而对于远场求解,两种方法得到的结果相差不大。

Numerical Study for Turbulent Flow of Drag and Flow Noise with Wavy Wall

In this paper,a numerical simulation of flow-induced noise by the low Mach number turbulent flow with a sinusoidal wavy wall was presented based on the unsteady incompressible Navier-Stokes equations and Lighthill's acoustic analogy.Large eddy simulation (LES) was used to investigate the space-time flow field and the Smagorinsky sub-grid scale (SGS) model was introduced for turbulence model.Using Lighthill's acoustics analogy,the flow field simulated by LES was taken as near-field sound sources and radiated sound from turbulent flow was computed by the Curle's integral formulation under the low Mach number approximation.Both spanwise wavy wall and streamwise wavy wall with various wall wave amplitudes were discussed to investigate their effects on reducing the drag and flow noise.The relationship between flow noise and drag on the wavy wall is also studied.