低振动噪声船用离心泵的水力设计

随着现代船舶对运行环境舒适性要求的提高,船用泵设备的振动噪声控制已显得越来越重要.泵内水流脉动是船用离心泵的最主要振动噪声源,故降低泵内流动脉动是低噪声泵设计的关键之一.该文基于CFD性能预报的叶片泵现代设计方法,对某型船用立式离心泵进行了低振动、低噪声的改型设计.改型设计方案采取了一系列有利于降低泵内流动脉动措施,包括应用双流道蜗壳、增加泵叶梢与蜗舌的间隙、适当增加叶片数、叶片侧斜等.改型设计方案的CFD性能预报结果表明,泵内流动的不稳定性得到了明显改善.进一步的实泵试验台架对比试验结果表明,改型泵的水力性能优于原泵,而一阶叶频流噪声较原泵有大幅降低,获得了6dB以上的改善.     

高抗汽蚀泵的气蚀性能的数值模拟与试验研究

本文是以某特殊用高抗汽蚀泵为研究模型,采用CFD数值模拟技术,基于RNG的k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对泵内部流场进行定常数值模拟,并进行了汽蚀计算。对比试验结果和数值模拟结果得出,数值计算可以较好的预测泵的汽蚀性能,为高抗汽蚀泵的设计和研发提供了基础。     

基于CFD的某型满足IRCC-SP符号冷藏集装箱船货舱通风数值模拟

摘 要：以某型满足ABS船级社IRCC-SP符号冷藏集装箱船的货舱通风系统为研究对象，本文采用计算流体动力学CFD方法对通风系统的风机前端进风段和风机后端风管段分别进行数值模拟和流场分析。根据计算结果优化进风段的设计以降低进风阻力，并调整风管结构以满足IRCC-SP符号的风量要求。基于CFD方法设计的货舱通风系统顺利通过了IRCC-SP模型试验，模拟结果与试验数据吻合良好。研究表明，运用CFD方法进行通风系统分析，可以清晰地了解流场分布、通风阻力和风量分配等信息，以此评估通风方案的优劣，并指导优化设计提供。     

计算流体力学方法在船舶领域的实用性研究

通过CFD（计算流体力学）方法对船舶领域两个典型的工程实例进行了数值计算和流场模拟,模拟的流场与船池试验的流场很吻合。数值计算结果和试验值比较,在特定n范围内相对误差在6．6％以内,满足工程要求。表明数值方法在船舶航速预报方面具有一定的工程实用性,以CFD计算结果为依据光顺流场流线优化船舶阻力性能的可行性也得到工程实例证明。     

船用离心泵改进的CFD方法研究

在工程实践的基础上,通过对振动测试数据的分析,提出了造成某船用离心泵振动偏大的可能原因。基于CFD数值模拟分析方法,对该泵进行改进设计。改进方案的CFD数值模拟分析结果表明,泵内流体流动比较均匀,在设计工况下的运行状态良好。改进后样机的水动力性能满足技术要求,振动水平大幅下降。     

基于CFD的船舶喷水推进器优化设计

介绍了计算流体力学(CFD)作为一种先进手段在喷水推进器水力性能分析、结构优化设计和推进性能检验中的重要应用.界定了喷水推进器数值计算域,采用结构化网格进行空间离散,选择剪切应力输运湍流模型进行数值计算.在进行了网格无关性分析的基础上,计算了某新型喷水推进泵的外特性,并采用多种定性和定量指标对导叶的整流效果和进水流道的引流性能进行评估,并进行了合理的优化改进.在各部件性能优良的基础上,对“船+泵”流场进行整体计算,通过壁面积分法求取喷水推进器产生的有效推力进行船舶快速性预报. CFD技术的应用为喷水推进器最终设计成功提供了有力保障.     

喷水推进泵空化性能数值模拟与试验验证

为研究喷水推进泵空化性能,采用计算流体力学(CFD)方法对自行设计的喷水推进泵内部空化流场进行了数值计算与分析。用六面体结构化网格对喷水推进泵的进流管道、叶轮、导叶体和出流管道进行网格划分;通过求解由SST湍流模型封闭的RANS方程计算得到喷水推进泵内部流场,计算得到的扬程、功率和效率特性曲线与试验结果吻合较好。文中还对多个流量的空化性能进行了数值预报,计算结果与试验数据在趋势上具有一致性;小流量工况的临界净正吸头与试验值误差较小,而大流量工况的临界净正吸头与试验值误差较大。研究结果表明:采用CFD方法预报喷水推进泵内部空化流场和空化性能是可行的,可作为喷水推进泵优化设计的有效途径。     

某型船舶进气道阻力特性预测与结构优化

进气道阻力的大小直接影响舰船动力装置的工作性能。对某型船舶的进气道进行流场数值计算;建立进气道流场离散模型,利用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT求解描述进气道流场的Navier-Stokes方程组,并对其进行变工况及结构优化分析。结果表明:随着竖直隔板开口距离的增大,阻力系数逐渐减少;通过加装水平整流板可以减少局部阻力系数并最终降低整个进气道阻力损失;与原设计结构相比,优化后阻力系数下降达8%以上;进气道阻力特性受进气温度影响也不可忽略,当进口温度由15℃升高至40℃时,原模型进气道阻力系数增加8.5%。     

某型船舶进气道阻力特性预测与结构优化

进气道阻力的大小直接影响舰船动力装置的工作性能。对某型船舶的进气道进行流场数值计算;建立进气道流场离散模型,利用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT求解描述进气道流场的Navier-Stokes方程组,并对其进行变工况及结构优化分析。结果表明:随着竖直隔板开口距离的增大,阻力系数逐渐减少;通过加装水平整流板可以减少局部阻力系数并最终降低整个进气道阻力损失;与原设计结构相比,优化后阻力系数下降达8%以上;进气道阻力特性受进气温度影响也不可忽略,当进口温度由15℃升高至40℃时,原模型进气道阻力系数增加8.5%。     

喷水推进轴流泵主体设计及性能分析

针对喷水推进轴流泵流道设计、轴流泵叶轮和导叶体设计进行计算研究,运用CAD软件进行了轴流泵建模设计,利用CFD软件求解了轴流式喷水推进泵内的流场,得出了喷泵的水力性能及内部流场的流动情况,直观地检验了喷泵设计的合理性和可行性,研究结果和结论可为喷水推进装置的整体化设计提供参考.     

基于三元可控速度矩法的水下航行体推进泵参数化设计方法

随着水下航行体对推进器高性能和低噪声要求与日俱增,迫切需要研究适用于水下航行体的推进泵。本文选出影响水下航行体推进泵水动力性能的主要参数,基于三元可控速度矩方法,编写Matlab程序对推进泵进行参数化设计,并结合CFD数值模拟方法进行设计优化与试验验证。CFD计算结果表明模型泵水力效率能达到83%,达到设计目标并准确把握了设计工况点,验证了本方法的可靠性,为开发高性能水下航行体推进泵奠定基础。     

喷水推进混流泵流体动力性能的CFD研究

采用CFD方法研究KaMeWa公司的某型喷水推进混流泵的流体动力性能,并分析其内部流场特性。通过几何建模,将泵划分为进口、叶轮、导叶体和喷口四部分。分别采用结构化网格离散计算区域。应用k-ε和k-ω相结合的SST湍流模型封闭控制方程,采用全隐式多区域网格耦合求解。预报其功率、扬程、效率等特性,将泵功率的计算结果与该泵厂家试验数据进行比较,误差在2%以内。说明本研究采用的CFD方法预报该泵的流体动力性能真实可信。根据计算结果,对内流场的流线和叶片表面的压力分布做了详细分析。     

基于模态分析和CFD的船用离心泵减振

某船用离心泵的较大振动水平严重影响船舶执行任务。通过对振动测试频谱数据的分析,结合泵安装及运行工况等实际情况,提出了造成泵振动偏大的可能原因是不合理的水力设计。联合采用模态分析和CFD的现代设计分析方法,对泵进行了改进设计。改进方案的分析结果表明,泵能够安全稳定的运行,泵内流体流动比较均匀,在设计工况下的运行状态良好。样机验证了仿真分析结果,其水力性能满足技术要求,振动水平大幅下降。     

基于逆向工程的离心泵三维建模及数值模拟

离心泵是重要的船用机械配套设备,计算机技术的发展和功能强大的三维制图软件为构造具有复杂曲面的离心泵蜗壳及叶轮流道提供了极大的便利。本文在逆向工程思想的指导下,结合三维激光扫描仪、相关点云处理软件和三维CAD软件,精确地构建出离心泵的三维模型。建立泵的三维水力模型,利用CFD方法分析其内部流动现象和规律。将离心泵性能预测值与试验值进行比较,结果表明两者符合的很好,为泵的结构优化和性能提升打下了基础。     

基于逆向工程的离心泵三维建模及数值模拟

离心泵是重要的船用机械配套设备,计算机技术的发展和功能强大的三维制图软件为构造具有复杂曲面的离心泵蜗壳及叶轮流道提供了极大的便利。本文在逆向工程思想的指导下,结合三维激光扫描仪、相关点云处理软件和三维CAD软件,精确地构建出离心泵的三维模型。建立泵的三维水力模型,利用CFD方法分析其内部流动现象和规律。将离心泵性能预测值与试验值进行比较,结果表明两者符合的很好,为泵的结构优化和性能提升打下了基础。     

基于三元可控速度矩法的水下航行体推进泵参数化设计方法

随着水下航行体对推进器高性能和低噪声要求与日俱增,迫切需要研究适用于水下航行体的推进泵.本文选出影响水下航行体推进泵水动力性能的主要参数,基于三元可控速度矩方法,编写Matlab程序对推进泵进行参数化设计,并结合CFD数值模拟方法进行设计优化与试验验证.CFD计算结果表明模型泵水力效率能达到83%,达到设计目标并准确把握了设计工况点,验证了本方法的可靠性,为开发高性能水下航行体推进泵奠定基础.     

基于Ansys的自吸离心泵主要结构及装配体的模态分析

自吸离心泵的振动噪声由多种因素造成,其中泵的结构和刚度是主要因素。通过对自吸离心泵的主要结构及装配体进行模态分析,可以获得该泵自身的固有频率和模态振型,从而找到其结构及装配体的薄弱部位,为结构优化调整打下基础。以UG建立的船用某型自吸离心泵三维实体模型为基础,通过Hyper Mesh和Ansys Mechanical APDL,完成了该泵从网格划分到计算模态分析全过程,并对计算结果进行分析。计算和分析结果表明,该泵结构上存在薄弱之处,必须进行有针对性的优化。     

喷水推进高速三体滑行艇数值自航研究

为了验证计算流体力学(CFD)方法预报滑行艇自由液面粘性流场的精确度,判断为某三体滑行艇设计的喷水推进器能否满足快速性要求,采用CFD方法对某喷水推进高速(1Fr_L1.8)三体滑行艇进行两相流的数值自航,并与试验值比较。运用切割体网格技术并基于RANS VOF求解,首先计算了五个不同速度下的裸艇阻力。结果表明:阻力系数最大误差8.3%,最小误差0.5%,达到了较好的计算精度;采用等推力系数法,在模型尺度下进行"滑行艇+喷泵"的数值自航,将结果推算到实尺度艇,结果表明该喷泵可以达到设计航速;高速航行时推力减额为负的主要原因是艇首尾压差阻力的显著降低。计算结果显示,考虑自由液面时滑行艇底部会出现不合理的水气分布,这影响到滑行艇的阻力性能和喷泵的推进性能,通过局部网格加密可以显著减少艇底非正常水气分布,但艇底气水层难以完全消除,这可能是CFD方法预报滑行艇阻力精度难以控制的原因之一。     

基于 Ansys 的自吸离心泵主要结构及装配体的模态分析

自吸离心泵的振动噪声由多种因素造成，其中泵的结构和刚度是主要因素。通过对自吸离心泵的主要结构及装配体进行模态分析，可以获得该泵自身的固有频率和模态振型，从而找到其结构及装配体的薄弱部位，为结构优化调整打下基础。以 UG 建立的船用某型自吸离心泵三维实体模型为基础，通过 HyperMesh 和 Ansys Mech-anical APDL，完成了该泵从网格划分到计算模态分析全过程，并对计算结果进行分析。计算和分析结果表明，该泵结构上存在薄弱之处，必须进行有针对性的优化。     

船用离心泵减振改进数值模拟分析研究

根据某型船用离心泵存在的振动较大问题,通过对设备振动测试数据的分析,针对离心泵所具有的特点,并结合工程实践,提出了造成设备振动偏大的可能原因.基于CFD性能预报的现代设计方法,对该泵进行了降低振动的改型设计.其改进方案的CFD性能预报结果表明,泵内流动的不稳定性得到了明显改善.