泵喷的三维反问题设计及其与螺旋桨的敞水特性对比

为将某滑行艇螺旋浆替换为泵喷推进器,本文采用三维反问题方法执行泵喷的转子和静子设计,泵喷导管采用改进的导管桨19A导管,叶片厚度分布依据NACA翼型规律分布。在验证CFD数值模拟可信性的前提下对泵喷和螺旋桨进行了敞水计算和水力特性对比。结果显示:基于同一主机,在各自设计工况下所设计前漩式泵喷对应航速更高,喷水能量的轴向分量高出原桨2.5%,推进效率高出原桨3.3%,高速适应性更强,验证了设计方法的准确性和有效性。

基于分块结构网格的泵喷推进器敞水性能模拟

为准确预报泵喷推进器的敞水性能,采用分块高质量结构化网格,结合SST k-ω模型对模型泵喷推进器进行数值模拟。结果表明:采用该数值方法所得计算值与试验值具有较好的一致性;进行泵喷推进器敞水性能模拟时,进口距转子域的最佳长度为3倍转子直径;泵喷推进器的前置定子有利于降低辐射线谱噪声和提高推进效率;较大的导管攻角有利于降低泵喷推进器的辐射线谱噪声。

基于统计学习的船舶泵喷推进系统实船快速性预报新方法

[目的]针对“适配于螺旋桨的船尾线型+泵喷推进器”构成的船舶泵喷推进系统,提出一种基于统计学习的实船快速性预报新方法。[方法]以某大型水面船舶泵喷推进系统为对象,通过神经网络学习典型推进泵的推力系数图谱曲线,综合运用船-桨配合时的K_(T)-J曲线和船体-喷泵配合时的推力特性曲线,建立“仅需船舶阻力曲线就能实现船舶泵喷推进系统实船快速性预报”的新方法,并基于船模阻力试验、泵喷模型敞水试验及船体-泵喷自航试验的测量换算结果对实船推进性能的预报结果开展精度校验。[结果]校验结果表明:在航速18~30 kn范围内,船舶泵喷推进系统的自航转速、推力和功率的预报误差可控制在5.4%以内,其中设计航速附近的误差甚至小于2%;船体-泵喷的相互作用程度介于船-桨与船体-喷泵之间且幅值相对较小,推力减额系数为趋向于0的极小值,故船舶泵喷推进系统是介于桨轴推进系统和喷水推进系统之间的产物。[结论]该预报方法有利于提升船舶泵喷推进系统实船快速性预报的能力,可为新型舰艇泵类推进系统总体设计/研究提供参考。

船舶与海洋工程计算流体力学的研究进展与应用

本文着重介绍中国船舶科学研究中心（ＣＳＳＲＣ）在ＣＦＤ方面所具备的能力。内容有：粘性流中水面舰船尾流场计算；实船雷诺数１０９量阶的舰船尾流场和水动力性能的数值预报；实效伴流场－船体与螺旋桨相互作用的数值预报；粘性流中潜艇周围流场及尾流场研究；艇体与附体连接部位的流场精细结构研究；潜艇／鱼雷泵喷射推进器研究中的ＣＦＤ和螺旋桨粘性流场计算。

泵喷推进器水动力性能实验研究

前置定子式泵喷推进器被广泛应用于世界各国的新一代安静型潜艇上,但其水动力性能实验研究目前还比较匮乏。在空泡水筒中,对一型九叶定子七叶转子的前置定子式泵喷推进器进行了实验测试。其中,使用测力装置对敞水状态下泵喷推进器的推力系数和扭矩系数等进行了测试,使用激光粒子测速系统对其尾流场进行了测试。实验结果表明,此型前置定子式泵喷推进器的转子推力系数、定子及导管推力系数、转子扭矩系数均随着进速系数J的增大而减小,但定子及导管的合扭矩系数的绝对值反而随着J的增大而增大。泵喷推进器的效率在J=1.0处达到最大,为61.91%。前置定子式泵喷推进器的推力主要由转子提供。此外,泵喷推进器的尾流场由喷流加速区、轮毂低速区、混合区组成,实验测试得到了不同工况下尾流场中的瞬态速度以及平均速度值。

单桨、导管桨和泵喷推进器的水动力性能和流场对比研究

单桨、导管桨和泵喷推进器是水下航行器常用的3种典型推进器。论文在某型前置定子式泵喷推进器模型的基础上建立了2种新的模型,分别为只包含转子的单桨模型和包含转子、导管的导管桨模型。基于分离涡模拟方法,对这3种模型的水动力性能、流场进行了对比研究。结果表明,相对于单桨和导管桨,泵喷推进器的水动力性能有明显提高。此外,前置定子对转子叶片上的非定常载荷有较大的影响,改变了其幅值和频率特性,而导管对转子叶片上的非定常载荷影响较小。单桨和导管桨转子叶片上激振力的特征频率是转子的通过频率,而泵喷推进器转子叶片上激振力的特征频率是定子的通过频率。论文的结论对水下航行器的推进器选型和水动力性能研究有一定的工程指导意义。