基于VG/VGJ的喷水推进进口流道流动控制方法

平进口喷水推进器的进口流道背部流动分离所导致的喷水推进泵进流畸变,是喷水推进泵性能与推进器性能下降的主要原因。基于涡流发生器(vortex generator,VG)/射流式涡旋发生器(vortex generator jet,VGJ)抑制流动分离的理论,该文选择某型进口流道模型,在低速风洞上进行模型吹风实验,以模拟平进口进水流道内流动。通过测量进口流道壁面压力和喷水推进泵入口面总压分布,解释了VG/VGJ提升推进性能的机理,获得了VG/VGJ结构尺寸和安装位置对流动控制效果的影响规律。在低进速比(IVR=0.5)工况下,布置合理的VG/VGJ能提高进口流道总压恢复系数和喷水推进泵进流面轴向速度均匀度,可以增加近5%的推力。

喷水推进进口流道唇口参数对出口不均匀度和驻点位置影响分析

当今高性能舰船对喷水推进装置性能要求与日俱增,位于上游的进口流道形状对推进泵水动力性能的充分发挥有重要影响。进口流道形状会影响出口流场的不均匀度和唇口驻点的位置,唇口驻点位置合理,出口流场均匀,进入推进泵的流场质量就好,有利于推进器水动力性能的发挥。论文通过CFD方法分析研究了进口流道唇口参数对出口不均匀度和唇口驻点位置的影响,得出了唇口参数对出口不均匀度和唇口驻点位置影响规律,对进口流道唇口参数的优化选择有重要的工程指导意义。

喷水推进进口流道倾斜角对其效率影响分析

喷水推进进口流道特征参数较多,各参数之间相互联系,当改变其中某个特征参数时,其他参数也会发生改变。本文通过推导得出各特征参数之间的关系,并以此为基础,在给定进口流道特征直径D、流道高度H、流道总长度L的条件下,以流道倾斜角为变量,开展进口流道的设计和建模,借助CFD技术研究进口流道效率与流道倾斜角之间关系。研究结果表明,在一定范围内进口流道效率会随着流道倾斜角的增加而降低,但是下降幅度不大。这一重要结论对进口流道结构与水动力权衡设计有较强的指导意义。

喷水推进器进口流道水动力性能分析

[目的]研究喷水推进器进口流道主参数对其性能的影响,为喷水推进器设计提供依据。[方法]基于STAR-CCM+商业软件,通过定常雷诺平均NS方程(RANS),数值模拟分析不同进速比(IVR)工况下喷水推进器进口流道轴线高度和进流角度对其水动力性能的影响,并根据国际拖曳水池会议(ITTC)的不确定度分析规程进行数值不确定度分析。采用六面体结构化网格对计算域进行离散,采用Realizable k-ε两层湍流模型对控制方程进行封闭,离散格式为二阶。压力-速度耦合计算选用压力耦合方程组的半隐式算法(SIMPLE)。[结果]结果显示,数值的不确定度小于4%,表明所采用的网格收敛性良好,数值结果可靠。[结论]研究表明,当IVR=0.7~1.1时,进口流道效率较高;对于IVR较大的工况,应减小进流角;对于IVR较小的工况,则应适当增加轴线高度,以改善出口流动的不均匀度。

齿轮泵进口流道设计对汽蚀性能的影响

为解决某型齿轮泵在初样设计中出现的严重汽蚀问题,对齿轮泵汽蚀机理进行分析,并用排除法找出了汽蚀原因。以进口流道改进设计为突破口,结合流体仿真软件,通过齿轮泵内流域空化程度和流量波动的仿真分析,对进口流道进行设计优化,以此开展减轻齿轮泵附着汽蚀的研究。提出在齿轮泵设计时,应充分考虑流道结构对附着汽蚀的影响,并结合流体仿真软件对进口流道进行设计修正,尽量避免附着汽蚀现象的产生。

大化电站新机组蜗壳进口流道底板裂缝及冲淘缺陷分析及处理

大化电厂新投产的5号机组运行3年多来,历年机组检修期间,连续发现蜗壳进口过水流道存在底板裂缝和混凝土表层被冲刷、淘蚀、磨损现象。对蜗壳裂缝、冲蚀缺陷现象及处理过程分别进行简要概述,并对其产生原因的核查分析结果进行简要探讨、分析,提出对蜗壳等机组过水流道结构的运行管理要求,以期对其他类似工程起到较好的借鉴作用。

斜进口流道滑阀稳态液动力的仿真与分析

采用斜进口流道,即进口流道轴线与阀芯轴线不垂直,对进口处的液流进行导流以提高进口处液流沿阀芯轴向方向的动量,从而达到减小滑阀液动力的目的.同时采用Fluent对进口流道轴线与阀芯轴线夹角不同的滑阀内部流场进行三维仿真分析,得到夹角不同的滑阀液动力变化特征和流量系数变化特征.对仿真结果进行分析,确定最优夹角为60°.

空泡对喷水推进器流道脉动压力影响的试验研究

为研究空泡对喷水推进器流道脉动压力的影响,该文以某一轴流式喷水推进器为对象,在空泡水筒中开展脉动压力模型试验研究。为使试验尽可能接近喷水推进器在实船上的工作状态,在空泡水筒上搭建了专用试验台,利用空泡水筒试验段模拟船底水流和推进器进口流道,从而在试验段上方构建喷水推进器旁路试验装置。试验在不同流量及空泡数下进行,通过测量喷水推进器叶轮段流道内壁的脉动压力,并优化测点布置,研究流道脉动压力沿叶轮叶梢弦长方向和周向的分布规律以及空泡的影响。试验结果表明:在叶梢弦长方向上,空泡对流道脉动压力的影响主要集中在0~50%弦长区域;周向脉动压力最大值出现在进口流道及叶轮轴引起的低流速区,而空泡对周向脉动压力的影响也集中在此区域。

基于声学有限元的喷水推进器流道声传播特性研究

喷水推进器进口流道、推进泵泵壳和喷口构成了一个复杂曲面过流流道,文章针对该流道结构的声传播特性问题,研究了用于声场计算与分析的声学有限元法,并进行了仿真实验。文中建立了喷水推进流道的声学有限元模型,在COMSOL环境中仿真分析了偶极子声源在某型喷水推进器流道中的声传播特性。仿真结果表明:受流道截止频率影响,315 Hz频率附近的噪声不能向进口流道入口方向传播,而在喷口处呈现较高的辐射噪声级;5 kHz频率以下,传递损失有随频率增加而逐渐减小的趋势,但随着频率升高,传递损失有逐渐增加的趋势。

关于喷水推进装置平进口边界层影响系数估算的探讨

喷水推进装置进口边界层是影响喷水推进推力和推进效率的重要因素,在喷水推进主参数优化选择计算中,如何较为准确地选取边界层影响系数α是至关重要的一步,它将直接影响到计算结果的准确性。通过对相关计算进行初步的分析与探讨,欲起到抛砖引玉的作用。

喷水推进装置复杂流道结构制造与安装工艺

针对大型复杂流道结构的制造与安装难题,结合分析传统工艺方案,提出分段制造及分步安装新工艺,对分段制造及分步安装工艺,流道出口段以及嵌补段的内场制造及上船台安装,流道装焊精度及变形控制等提出具体的工艺要求,将该工艺在某艇的建造中进行应用,提高了流道制造和安装的精度和效率,取得了良好的效益。

喷水推进技术发展综述

该文针对喷水推进系统的控制体、推力表征、喷水推进与相互影响等基础理论研究,喷水推进泵、进口流道、操舵倒航机构、低噪声推进器等喷水推进系统的核心设计方法、相关仿真评估与试验验证手段,以及喷水推进装置在高速军、民船舶与两栖车辆三大领域的典型应用现状,进行了系统性论述。根据喷水推进技术特点以及其与现代技术发展的融合,提出了喷水推进与船体一体化系统设计、水动力设计从宏观走向微观、喷水推进数字化与智能化技术、集成电力驱动的喷水推进系统、面向隐身需求的喷水推进协调设计等喷水推进技术发展趋势。

某V型船尾四台喷水推进器进流特性数值模拟与分析

以某V型船尾布置四台喷水推进器的进口流道为研究对象,通过数值模拟方法,计算设计航速工况下的进口流道进流特性以及随进速比的变化规律。研究结果表明,进速比减小,进口流道进流效率增加,但过小的进速比下的出流不均匀度增加。两台内侧推进器进流不仅相互之间会产生影响,还受到外侧推进器的影响,其获流区截面形状相对更窄、更深,而外侧推进器则相对更宽、更浅;外侧推进器的进流受到内侧推进器的影响,其获流区域有明显向外侧偏移的倾向。这一重要结论对V型船四台喷水推进器的布置优化,喷水推进器与船体水动力匹配权衡设计有重要的指导意义。

尺度效应对喷水推进系统进出口流场及推力影响分析

本文以喷水推进船为研究对象,采用数值计算方法计算不同缩尺比喷水推进系统的水动力性能。通过比较不同缩尺比喷水推进进出口的速度场和出口不均匀度,认为在缩尺比较大时,缩尺比对喷水推进进出口速度场影响较小。将模型尺度推力换算成实型推力时,引入无因次系数C,该系数会随着缩尺比的增加而不断增加。通过计算不同缩尺比喷水推进泵的C值,可以拟合出一条曲线,通过拟合出的曲线可以求出实泵的C值,最终可以将模型喷泵产生的推力通过相似换算得到实泵产生的推力。这对喷水推进装置的设计和喷水推进船的快速性预报具有重要的指导意义。

伴随方法在喷水推进器进流研究中的应用

进口流道是喷水推进器的主要部件之一,其水力损失是推进器总损失的重要部分。进口流道几何结构引起推进泵非均匀进流,对推进器水力效率和动态激励造成不利影响。该文采用伴随方法对喷水推进器进口流道开展数值研究,先正向求解流动方程后,再反向求解伴随方程,基于伴随变量场得到与进流最相关的流动区域,建立并验证了基于伴随方法的喷水推进器流道进流面获取方法。以进口流道边界为设计输入变量,以出口流动不均匀度为目标,通过伴随方法来优化流道几何,经过8次迭代后,出口不均匀度相对下降幅度达到18.7%,验证该方法可有效优化进口流道几何。