喷水推进轴流泵叶轮强度计算

针对喷水推进轴流泵的叶轮受力进行了较为详尽的分析,并分别推出了等环量和变环量设计下的强度校核公式,可供设计人员使用.     

喷水推进轴流泵与导管桨

对喷水推进轴流泵与导流管螺旋桨(简称导管桨),从结构特点、功能效果、性能参数、设计要求等方面进行了分析比较,论证导管桨就是高比转速喷水推进轴流泵.同时指出,借鉴喷水推进轴流泵的设计思路,可进一步完善导管桨的设计方法.     

喷水推进轴流泵噪声初探

采用喷水推进作为主推进器，要求喷水推进器必须具有优异的声学性能。本文从分析喷水是器的核心部件－喷水推进轴流泵的噪声源着手，结合模型试验，找出影响轴流泵声学性能的主要因素，并提出了相应的治理原则。此对其它用途的轴流泵设计亦有一定的参考价值。     

采用CFD方法的喷水推进轴流泵导叶整流性能改进研究

采用CFD方法对某喷水推进双级轴流泵流体动力性能进行预报,通过与实验结果的对比确认了该方法的可信性.通过观察设计工况泵内部流场速度、压力等参量和流线分布情况,并考察导叶出口沿不同半径处的速度环量分布,发现导叶的整流效果有进一步提高的空间.基于圆弧骨线设计法,改变导叶叶片安放角,对该轴流泵重新进行数值计算与分析.计算结果表明,改进后导叶的整流性能得到改善.最后,对比分析了不同导叶叶片数对整流性能的影响.     

喷水推进轴流泵的水力设计与空化特性分析（英文）

基于先进的叶片设计方法,本文采用NREC软件对喷水推进轴流泵（包括一排动叶和一排静叶）进行模型设计,进而采用标准k-ε湍流模型和混合多相流模型对其空化特性进行数值模拟,并借助“Schnerr Sauer”空化模型来探究空化导致扬程下降的机理。结果表明,随着有效汽蚀余量的减小,空化首先发生在叶轮进口端附近,然后向叶轮出口端、轮毂及相邻叶片方向扩展,其水汽混合混乱,反向回流而产生旋涡。另外,本文还研究了与泵内流场非线性耦合的叶片几何参数（叶片安装角、叶片拱度和叶片厚度等）对空化的影响规律。结果表明,叶片安装角减小或叶片拱度增加,空化面积将随之减小,这提高了喷水推进泵的抗空化能力,而叶片厚度对其性能影响不大。     

叶片厚度对喷水推进轴流泵空化性能的影响

采用三维雷诺平均N-S方程和标准k-ε湍流模型对不同叶轮叶顶厚度参数的喷水推进轴流泵流场和性能进行数值仿真.计算中选取的叶顶厚度参数分别为叶顶最大厚度(3mm、5 mm、7 mm和9mm)和不同叶顶最大厚度位置(20％c、40％c、60％c和80％c).计算结果表明:在小流量工况下,随着叶顶最大厚度的增加,水力效率上升;当流量超过444 kg/s时,水力效率下降,且在相同的流量下,最高效率点下降,抗空化性能下降;随着叶顶最大厚度位置向后移动,喷泵最佳工况区域向小流量方向移动,且最佳工况区范围变窄;当最大叶顶厚度位置靠近进出口位置时,叶片进口侧靠近叶根区域易产生局部空化.由此可知,选择合理叶顶最大厚度位置,可有效提高抗汽蚀特性,避免发生局部空化.     

低噪声迷宫式控制阀设计原理及数值分析

在舰船水管路系统中,采用控制阀进行管路系统阻力匹配设计并实现低噪声配置。控制阀在水力激励下形成振动噪声并通过管路传递形成船外辐射噪声。为降低管路系统振动及船外辐射噪声,有必要进行低噪声控制阀的设计研制。该文提出了控制阀水力及声学设计方法,采用流体动力学数值方法进行了低噪声控制阀原理分析,验证了分流、多级和迷宫拐角式低噪声设计原理。基于低噪声设计原理设计了包含上层穿孔、中层多迷宫流道和下层少迷宫流道三部分重叠形成的阀套流通结构的分层迷宫式控制阀。阀内流场分析结果显示:阀套出流不均匀形成高速低压区域,易发生空化增大噪声;阀套腔体和阀套沿出流方向出口处形成大尺度漩涡结构,为主要噪声源区域。     

船舶喷水推进系统匹配特性仿真分析

以某型采用喷水推进的双体船为研究对象,借用MATLAB／SIMULINK软件平台开发了喷水推进系统仿真模型,通过对稳态和加速、换向、回转等动态工况的仿真分析,揭示了“船-机-桨”稳、动态匹配性能的特点,以及与螺旋桨推进舰船“船-机-桨”匹配的区别。     

循环水槽隔板设计与水槽倾斜研究

  目的  风洞和循环水槽是很重要的流体力学试验设备。为高效地形成风洞或循环水槽的气动力学/水动力学设计方案,开发了基于CFD的风洞循环水槽设计系统程序。  方法  该程序集实体三维建模、网格自动生成、黏性流场求解及CFD计算后处理结果输出等功能于一身,在操作流程上实现从初始参数录入到优化目标参数输出一键操作的设想,用自动化的程序节省修改模型和网格过程所花费的人力和时间成本。通过参考上海交通大学风洞循环水槽对程序进行校验。  结果  结果表明,该软件在风洞的设计及性能预报方面具有很好的可信度和便捷性。  结论  该程序具有一定的理论方法创新和较高的工程应用价值。     

A study on flow field around full ship forms in maneuvering motion

To estimate the maneuvering ability of a ship, an accurate estimation of the hydrodynamic forces and moment acting on the ship's hull is indispensable. For the purpose of developing a numerical method of computing the viscous flow field around a hull and evaluating its validity, the hydrodynamic pressure on the hull and the velocity field were measured. Two full ship models with different hull forms in the aft part were used for the experiment. From the results of pressure measurements, the distribution of hydrodynamic lateral forces was obtained. The simulation method is a numerical solution of the Navier-Stokes equation based on a finitevolume method and applied to the maneuvering motion. The measured and computed results agree qualitatively well, and the method is a valuable tool for estimating the maneuvering ability of a ship. The typical characteristics of the flow field in the steady turning condition are revealed by the numerical simulation, and the mechanism of the relations between hull form, flow field, and hydrodynamic forces are clarified.Translation and combination of articles that appeared in the Journal of the Society of Naval Architects of Japan, vols. 176, 177, 179 (1994–1996): The original article won the SNAJ prize, which is awarded annually to the best papers selected from the SNAJ Journal, JMST, or other quality journals in the field of naval architecture and ocean engineering.This work was conducted as part of the joint SR221 project supported by JSRA (Shipbuilding Research Association of Japan). The authors express their sincere gratitude to the persons concerned, and especially to M. Kanai, S. Eguchi, S. Usami, K. Tatsumi, and T. Kawamura.     

船舶喷水推进器推力分布研究

应用计算流体力学方法对一典型内置推力轴承混流式喷水推进器的流场进行了数值模拟,计算和分析了叶轮、导叶体、进水流道等主要水力部件的推力分布.计算结果显示:(1)在推进特性线上的设计工况,内置推力轴承上的推力约为喷水推进器净推力(合力)的1.5倍,泵静止部件上的推力约为净推力的-0.5倍,进水流道上的推力很小,可忽略不计;(2)各部件上的推力占净推力的比例在推进特性线上的其它工况基本维持不变;(3)在非推进特性线上的工况,各部件上的推力分布不同于推进特性线上的工况,来流速度与泵转速的比值越高时泵静止部件上向后的推力越大,进水流道上的推力不再是可忽略的小量了.喷水推进器推力分布规律的研究结果可为喷水推进器和船尾结构的强度设计时加载水动力作用项提供参考.     

某集装箱船伴流场的CFD计算策略分析

以某集装箱船为研究对象,从网格划分、湍流模型、VOF方程的时间离散格式及自由面是否计及等4方面对其进行了艉部轴向伴流场的数值计算策略分析,计算得到不同因素影响下的轴向伴流的周向分布图、等值线图以及桨盘面处的平均伴流分数,并将各计算结果与伴流试验结果进行比对。对于该船型,在计算艉部伴流场时,宜采用SSTk-ω模型,在考虑黏性自由面条件下选用显式VOF法,并适当增加船艉至桨盘面区域的网格数量。     

顶浪中船舶水动力计算与运动模拟研究

基于计算流体动力学(CFD)方法建立数值波浪水池,对顶浪中航行船舶的水动力与运动进行数值计算研究。推导出一种船舶在波浪中航行的数值模拟的波浪环境表达方法并进行模拟验证,计算不同航速下顶浪中Wigley-III船模所受的水动作用力,以及顶浪中航行的Wigley-III船模的运动。通过将计算结果与DUT(Delft University of Technology)相关的试验数据进行比较,吻合良好。研究表明:基于数值波浪水池的数值模拟较试验更容易实现和控制,能够获得船体周围详细的流场信息,在波浪中舰船水动力性能与运动的研究等方面具有广泛的适用性。     

船舶CFD模拟不确定度分析与评估新方法研究

比拟测量不确定度,视CFD模拟结果为随机变量,阐述了CFD模拟不确定度的定义、来源、分类和表示形式.基于正交试验设计和方差分析方法,提出了CFD不确定度分析中验证的内涵及实施流程;基于统计推断理论,提出了CFD不确定度评估中确认的标准及判断程序.应用Fluent软件及文中所建方法,针对阻力系数和伴流分数进行CFD模拟不确定度分析评估的实例计算,给出了对模拟结果有重要影响的计算因子和交互作用以及各类不确定度分量的大小,并指出就目前采用的CFD模拟技术而言,尽管其结果的分散性或不确定度数倍于物理试验,但其近似性或可信度已可接受.     

潜艇流场数值模拟及不确定度分析

为了分析计算流体力学预测结果的可信度问题,采用雷诺平均N-S方程,结合SSTκ-ω湍流模型,对验证研究用的美国DARPA潜艇模型SUBOFF光体湍流场进行数值计算,预报了艇体压力系数,计算流体力学预报值与实验基准数据有较好地吻合,并对雷诺平均N-S方程法进行了验证与确认,不确定度为1.52%.本文相关计算网格数20万左右,单机运行时间大约在2 h后得到收敛值,充分显示了计算流体力学方法在潜艇初步设计中预测水动力性能的高效性、可用性与可信性.     

混合网格在滑行艇阻力数值模拟中的应用

  目的  为提高数值预报精度,对滑行艇的静水阻力高精度数值模拟方法进行研究。  方法  应用计算流体动力学（CFD）方法,结合Savitsky方法和重叠网格技术,对滑行艇在静水中的三维黏性流场进行数值模拟,并对不同载荷系数和航速下滑行艇的流场特性进行分析。  结果  结果显示,滑行艇的阻力、升沉及纵倾角等计算结果与试验结果吻合良好,艇底的喷溅现象及水气分布模拟正常,表明采用所提方法可以准确、有效地预报滑行艇的阻力性能;随着载荷系数的增加,龙骨线压力系数的峰值增加,压力中心位置逐渐前移;随着航速的增加,龙骨线压力系数的峰值减小,压力中心位置逐渐后移,驻点线与中纵剖面的夹角减小,艇后“空穴”的深度减小、长度增大。  结论  所做研究可为滑行艇阻力预报提供一种准确、有效的数值计算方法,能为滑行艇水动力性能数值研究提供技术支撑。