高速艇噴水推進(jìn)器流場(chǎng)特性數(shù)值模擬.pdf

1、隨著高速船技術(shù)的快速發(fā)展,噴水推進(jìn)器以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)越來越受到人們的重視。與螺旋槳推進(jìn)不同,噴水推進(jìn)是一種特殊的推進(jìn)方式,它利用推進(jìn)泵噴出的高速水流的反作用力推動(dòng)水中載體前進(jìn),并通過操舵倒航機(jī)構(gòu)分配和改變噴流方向來實(shí)現(xiàn)載體的操縱與控制。噴水推進(jìn)裝置的發(fā)展趨勢(shì)是進(jìn)一步增大功率,提高效率和減輕重量,同時(shí)隨著整個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化,噴水推進(jìn)將會(huì)更廣泛地應(yīng)用于各類船舶。
　　本文利用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對(duì)某高速艇噴水推進(jìn)器流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值

2、模擬,分別針對(duì)推進(jìn)泵、噴口和進(jìn)水流道進(jìn)行計(jì)算與分析。
　　噴水推進(jìn)泵的計(jì)算模型為一高比轉(zhuǎn)速混流泵,通過計(jì)算30.05~0.4m/s之間的11個(gè)流量值和3400～4500r/min之間的8個(gè)轉(zhuǎn)速值,研究對(duì)應(yīng)葉片的靜壓分布規(guī)律,分析空化的可能性。根據(jù)推進(jìn)泵進(jìn)出口速度和壓強(qiáng)、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)計(jì)算泵在各工況下的功率、推力和效率值,比較分析特征曲線后,選擇葉輪性能良好,推力效率值較高的工況點(diǎn),得到泵水力性能最佳的方案。選用不同的湍流模型在噴水推進(jìn)

3、器性能預(yù)報(bào)中有不同的適用性,對(duì)于近壁區(qū)低雷諾數(shù)和旋轉(zhuǎn)葉輪的噴水推進(jìn)器,在其性能預(yù)測(cè)中湍流模型表現(xiàn)的優(yōu)劣次序依次為RNGk-e模型、Realizablek-e模型和標(biāo)準(zhǔn)k-e模型。
　　對(duì)噴水推進(jìn)器的平進(jìn)口式進(jìn)水流道的三維流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究其在不同進(jìn)速比下的流場(chǎng)性能。從流道出流品質(zhì)、管內(nèi)壓力分布、進(jìn)水口駐點(diǎn)位置的角度出發(fā),保證流道各處最小壓力均大于發(fā)生空化的臨界壓力值,從而避免產(chǎn)生空化,最終得到使進(jìn)水口流場(chǎng)穩(wěn)定,流道出流均勻,

4、發(fā)生空化的可能性最小的進(jìn)速比值。在其他參數(shù)不變的前提下,改變流道傾角,給出不同傾角下流道加權(quán)平均角和流道效率的變化規(guī)律。
　　針對(duì)噴水推進(jìn)器的噴口段參數(shù),研究了110mm~130mm之間的9個(gè)不同噴口直徑對(duì)推進(jìn)泵效率的影響,給出使效率最高的噴口直徑值。為了保證流體穩(wěn)定流動(dòng),避免產(chǎn)生渦流,提出了增設(shè)導(dǎo)流帽的設(shè)計(jì)方案,對(duì)比分析增設(shè)導(dǎo)流帽前后的速度壓強(qiáng)分布和推進(jìn)器性能。同時(shí)改用雙扭曲線作為導(dǎo)葉到噴口的過渡曲線,改變噴口形狀后的流場(chǎng)性能良