喷水推进泵驼峰区波峰与波谷内流作用机制

喷水推进泵一般选用轴流泵或导叶式混流泵。高比转速的混流泵和轴流泵在流量-扬程曲线上容易出现驼峰甚至双驼峰，当运行在驼峰区域时，泵和整个系统都可能会出现流动紊乱和振动噪声加剧等问题。在舰船变速航行时，喷水推进泵需要相应地改变转速；在变速过程中，喷水推进泵可能会进入驼峰区域，不利于舰船高效且低噪声地航行，进而影响乘员的舒适度与舰船的隐蔽性，甚至会对推进系统造成破坏。该文研究对象为带导叶的混流式喷水推进泵，基于标准轴（混）流泵试验台和高精度试验测试方法，获得了试验泵的水力性能曲线，试验发现其存在明显的能量特性曲线驼峰现象且伴随振动加剧；根据喷水推进泵试验泵几何模型建立了流体域三维模型，并采用精细化结构化网格划分。研究发现：在波谷工况时，叶轮流域内在展向高度较高位存在明显的低速涡团，不同流道间的低速涡团存在结构和尺度差异；A区域中的流速虽然较低但仍然呈螺旋前进，B区域中流速更低且旋转程度更大，C区域中的流速比A和B区域中稍高。而在波峰工况时，叶轮流域中的流动更均匀且更平顺，在流道中的稳定流动结构明显减少。