叶顶间隙对螺旋混流式喷水推进泵内流及推进特性的影响

喷水推进泵是舰船泵喷推进系统的核心部件,喷水推进泵在工作过程中,叶顶间隙处所产生的泄漏流会严重影响混流泵的工作性能。为了探讨叶轮叶顶间隙对喷水推进泵推进特性的影响,本文定义了叶顶间隙系数τ,设计了六种不同叶顶间隙系数模型并使用Ansys进行仿真分析,最终得到叶顶间隙对于喷水推进泵内流以及推进特性的影响规律。结果表明:随着叶顶间隙系数的增大,叶顶间隙处泄漏流逐渐增加,泄漏涡影响范围变大,轴向推力随着叶顶间隙系数的增大呈负指数下降,叶顶间隙处泄漏量随指数上升,喷水推进泵内流损失增加,推进效率持续减小,并且在大流量工况下叶顶间隙对喷水推进泵推进特性影响最大,在设计的六套模型中,叶顶间隙系数为0.08,叶顶间隙为0.16mm时效率最高。通过本文的研究可以发现,叶顶间隙对于喷水推进泵内流以及推进特性影响较大,在设计时应尽量减小叶顶间隙。

螺旋混流式喷水推进泵压力脉动的数值研究

为研究螺旋混流式喷水推进泵动静干涉的压力脉动特性,运用ANSYS Fluent软件基于RNGκ-ε湍流模型,采用SIMPLEC算法进行变流量工况下非定常数值模拟,分析变流量工况下泵内各监测点的时域和频域特性。结果表明,螺旋混流式喷水推进泵内压力脉动的振源主要位于叶轮与导叶交界处,压力系数的幅值最大,且压力脉动自交界面处分别向上、下游传播并逐渐减弱。在叶轮旋转区域,压力系数的幅值受径向位置的影响较强,在导叶静止区域,压力系数的幅值受径向位置的影响较弱。各监测点压力脉动的主频不受流量变化的影响,均为叶片通过频率。在叶轮进出口,压力系数受流量变化影响最为明显;叶轮出口处的压力脉动频谱较宽。在远离叶轮旋转区域,压力系数受流量变化的影响较小,监测点的主频集中在叶频处,压力脉动幅值较小,无高频脉动出现。研究成果可为喷水推进泵的噪声及振动控制提供参考。

单人水下用螺旋斜流式喷水推进泵设计及性能预测

基于动量定理,采用速度系数法设计一种直流电机驱动的单人水下用螺旋斜流式喷水推进泵.为进一步了解推进泵运行情况,基于多重参考系下的雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,对推进泵的内部流动进行全三维数值计算,获得了推进泵的部分内部流场信息以及效率和功率特性曲线.分析所得信息和曲线可知,推进泵偏大流量工况运行时导叶内部流动相对稳定;推进泵无喷出段时效率比有喷出段时高,设计点高出约32%;随着推进速度的增大,推进泵的有效输出功率先增大后减小,制动功率成三次方增大,当推进速度增大到2.6m/s时,推进器受力达到平衡状态,推进速度不再增大.总体而言,推进器结构设计合理,水力性能较好,推进作用能够实现,但推进效率(最优工况效率仅为57.88%)偏低,还需进一步改进.

贯流式螺旋喷水推进泵的设计

在喷水推进动力学的基础上,对单人贯流式螺旋喷水推进装置进行了流体动力学分析,得出了推进器在水下所受外流场阻力、推力、功率和推进速度的关系。根据其内在联系,确定了推进泵的泵型和工作参数,并依据数据泵的工作参数对推进泵进行了设计和优化。通过泵内流场的数值计算,预测了泵的推力与推进速度之间的关系。结果表明该推进泵可以很好地吻合推进装置的推进特性,为该类型推进装置的设计和优化提供了参考依据。

驼峰区内混流式喷水推进泵失速状态判别研究

为了对混流式喷水推进泵的驼峰区内失速状态进行判别,捕捉失速涡的位置、形态、尺度,基于RNG k-ε湍流模型对混流泵多工况下的内部流场进行数值计算。研究结果表明:伴随着旋转失速在叶轮流道内产生,混流式喷水推进泵扬程、效率皆呈现大幅度下降,能量损失严重;在叶轮进流面流动分离、出流面回流、旋转失速的综合作用下,混流式喷水推进泵在0.3Qdes^0.8Qdes的扬程曲线都呈现驼峰区特性;依据过流参数、内流特性、压力分布等评判指标对驼峰区各工况流动特性进行判别,明确了各工况下所对应的失速状态;通过捕捉初始失速工况下的失速涡,发现其紧附在叶片后缘吸力面侧,横跨整个叶轮流道,并有向下游叶片前缘延展趋势;失速状态下的来流在受到失速涡的卷吸效应及堵塞作用下,流动路径呈现多次偏折,部分来流在失速涡堵塞效应及泄漏流冲击的共同作用下,最终流向下游流道。

混流式喷水推进泵叶轮结构稳定性研究

为探究混流式喷水推进泵在运行过程中叶轮结构稳定性,基于单向流固耦合的方法,分别对叶轮结构在变流量、变转速工况下进行静力学分析和模态分析。结果表明:喷水推进泵叶轮背面及工作面的最大等效应力均发生在叶片根部;叶轮背面及工作面的最大位移均发生在靠近叶轮出口叶缘位置;流量变化对于叶轮结构固有频率的影响可近似忽略,其下降值为0.02~0.07 Hz;相较于流量对叶轮结构的影响,转速的变化对叶轮结构的影响较大,其增值为0.14~1.91 Hz;叶轮转速不应超过4000 r/min,否则极容易诱发叶轮共振。

混流式喷水推进泵叶轮刮擦故障诊断方法

针对喷水推进泵的叶顶间隙过大或者过小都会影响喷水推进船航速的问题,提出一种利用泵壳体振动和输入轴力矩参量对叶轮刮擦故障进行识别的方法。在介绍混流式喷水推进泵叶轮径向摩擦振动机理的基础上,对装有2台喷泵的某高速巡逻艇的实船试航,通过获取的靠近叶轮的壳体振动信号以及输入轴力矩信号分析,得到了具体的故障特征指标。该分析结果为使用人员及时对这类异常状态做出快速、准确的判断,及时调整叶轮安装的状态以防止更大事故的发生提供了参考。

正排量泵喷水推进技术

喷水推进是一种高性能的船舶推进方式.针对当前船舶推进器存在的问题,介绍了一种新型以正排量泵为核心的喷水推进方式,比较分析了正/负排量泵喷水推进两者的优缺点,得出正排量泵喷泵喷是一种能进一步改善船只性能的推进技术.

喷水推进

1.喷水推进的特点喷水推进的基本工作原理与螺旋桨工作原理相似:即通过向船后加速水流,增加水的动量而产生推力。水流从船底的进水管道流入通常装在船尾的精密船内水泵以增加水流的压头。该压头使流出喷嘴进入环境大气压下的水流加速。船舶的操纵和倒车力是通过一个平板戽斗装置来偏转喷水方向而产生的。这种操纵装置通常用液压控制。

浸入式OMP喷水推进系统

美国OCOR公司新研发的浸入式OMP喷水推进系统获得了技术专利。这种新型喷水推进系统的工作原理是，采用螺旋式罗茨泵使水流进入喷射系统，以产生推力。