制造超差对喷水推进器水动力性能影响的CFD分析

采用计算流体力学方法对喷水推进器水力性能进行了预报,以判别制造过程尺寸超差对喷水推进器水动力性能的影响.建立由喷水推进器内流场与船体外流场构成的计算区域,用6面体结构化网格划分泵内流场,采用4面体网格对进水管道和船底区域进行划分.对整个喷水推进系统的三维粘性湍流流场进行了数值计算.计算结果既可用于分析喷水推进器内部流场的流动细节,也可用于推力、功率、效率等外特性参数的预报.     

进速比对喷水推进器进水流道性能影响研究

采用RNG k-ε湍流模型封闭RANS方程,运用SIMPLE算法,对某喷水推进器进水流道的内流场进行数值模拟,揭示了该流道特征断面的速压分布规律和水力损失规律,从流道出流均匀性、空化程度、流动分离程度和流动损失四个方面提供定性和定量指标来分析流道在不同进速比(IVR)工况下的水力性能.分析结果表明,该流道应尽量工作于IVR在0.6～0.8之间工况,此时各方面性能都较好.     

CFD在船舶两种不同推进器中的应用研究

根据船舶螺旋桨和喷水推进器工作的特点,界定了两者数值计算流场控制体的范围.运用结构化与非结构化网格相结合的方法对流场计算区域进行网格划分.通过求解雷诺时均的控制方程,预报了2种推进器的外特性,分析了2种推进器流场的特点,比对了预报结果和试验数据间的吻合程度.比较了CFD在2种推进器上应用的不同点,说明了CFD在螺旋桨和喷水推进上应用的可行性与优缺点.     

叶顶间隙对喷水推进水力性能的影响

分别以设计参数相同的混流式喷水推进泵与轴流式喷水推进泵为对象, 基于剪切应力运输湍流模型、隐式多网格耦合算法与全结构化网格, 对4种不同叶顶间隙的水力性能进行数值模拟, 分析了叶顶间隙对喷水推进水力性能的影响, 研究了叶顶间隙影响程度与喷水推进器类型的关系。研究结果表明: 2种喷水推进泵的扬程、效率均随叶顶间隙增大而减小; 随着叶顶间隙的增大, 混流泵消耗功率先增大后减小, 当叶顶间隙为1.3mm时消耗功率最大, 而轴流泵消耗功率单调减小; 混流泵叶顶间隙变化引起的喷泵效率改变量不受流量影响, 而轴流泵效率变化量随流量增大而增大, 以较大叶顶间隙为基准, 且叶顶间隙变化量相同时, 混流泵效率变化较大, 轴流泵效率变化较小; 混流泵与轴流泵性能存在差异的主要原因是外形结构不同导致间隙涡对叶顶间隙泄流的作用大小不同; 当叶顶间隙由0.7mm增大至1.6mm时, 2种喷水推进器推力效率变化量在1%以内; 随着叶顶间隙的增大, 2种喷水推进器消耗功率的变化趋势与喷水推进泵相同, 且轴流式喷水推进器总推力、功率变化幅值大于混流式, 即混流式喷水推进器对叶顶间隙变化的适应性更好。      

加导叶喷水推进器水动力特性研究

用数值方法计算了加导叶喷水推进器的水动力特性.在质量守恒定理和动量守恒定理的基础上建立不可压缩流体的积分方程,以SIMPLE为基本算法,结合速度修正方程和压力修正方程,求解喷水推进器的内部速度场和压力场,采用基于二方程雷诺数时均方程方法研究喷水推进的湍流模型.用数值方法建立喷水推进器的三维数学模型,用混合网格布置方法提高计算精度.分析了不同流量下加导叶喷水推进器的流量和扬程、功率和效率的关系.     

16V240ZJ型柴油机改进缩放喷孔及三维流场分析

基于16V280ZJ型柴油机喷油器喷孔空化,为了得到更快的燃油喷射速度和可控的空化现象.利用计算流体动力学(CFD)方法,采取多相流模型探究影响新型喷孔性能的因素.在进口压力为108 MPa和出口压力0.1 MPa的最大压差工况下,对新型喷孔内部流场进行数值计算分析.结果表明,新型喷孔提升了出口流量,能够缩短喷油持续期.流体通过渐缩渐扩型喷孔的最小截面处附近将产生剧烈压降,其后段产生低压区,空化现象产生的起始端在截面最小处;最小截面的所在位置影响出口速度及质量流率,并且存在一个位置使得出口速度最大;渐扩段比重越大,空化区域越大.渐扩段比重越小,靠近壁面的气相体积分数越大即空化越剧烈.     

双体船平移操纵水动力性能试验研究

介绍了用船模拖曳试验来确定某喷水推进双体船平移运动水动力特性的方法,并对试验结果进行了分析.通过船模试验发现,船体平移时的水动力大小随航速增加而快速增加,在同一航速但不同尾斜角下水动力大小也各不相同;水动力的方向和水动力作用点的位置随航速的改变而改变,但变化幅度不大,受尾斜角影响较大.准确掌握船体平移运动水动力特性,可为合理制定喷水推进器的控制策略,充分发挥喷水推进船优异的机动性、操纵性提供理论依据.     

喷水推进器推力的动量计算法

介绍了喷水推进理论，把复杂的喷水推进系统分解成两个主要部件泵体和进水管道进行研究，着重考虑了船体边界层对进口动量和来流动能的影响，并用数学方法表示了这些影响．其次，基于动量守恒和能量守恒，从理论上建立推力与功率、航速的关系式，并用此公式对某喷水推进船的推力进行计算，计算结果和试验曲线能很好地吻合．分析了本计算方法可能出现的误差．     

喷水推进器推进性能优化研究

为了提高某摩托艇用喷水推进器的推进性能,文中对其流道和导叶进行了优化,运用CFD方法对改进的效果进行分析.以某混流泵为例,对其轴功率进行了CFD计算,不同转速时CFD计算误差在1%以内.进而运用CFD方法分析了某摩托艇用SHS1100喷水推进器的水力性能,发现其流道和第二级导叶内存在漩涡、喷口出流存在较大的旋转能量.从减小流道过流面积,以及流道背部曲率、改变第二级导叶形状等方面对其进行了优化.使喷水推进器的推力效率提高了7%,流道效率提高了5.7%,喷泵效率提高了3.3%,第二级导叶出流不均匀度降低了7.3%、出流周向动能降低了17%,并消除了流道和第二级导叶内的涡流.     

新型仿鱼推进器的设计

分析了尾鳍摆动推进器和喷水推进器的优缺点,提出融合喷水推进和尾鳍摆动推进的综合推进方式仿鱼推进器的设想,并从机动性、操纵性、动力性、效率等方面进行了分析,讨论了喷水推进和尾鳍摆动推进在不同工况下的协作,认为综合推进方式的各方面性能均优于它们单独工作的推进方式,给出了一例此种新型仿鱼推进器的设计方案.     

雷诺数相似喷水推进船模预报实船推进性能

通过在数值计算中调整流体粘度系数,实现缩尺船模与实船雷诺数相似,进而消除尺度效应的影响.在弗劳德数0.15~0.41范围内,雷诺数相似船模方法预报实船阻力与模型试验外推值差别在5%以内;在波形与伴流场的比较中,雷诺数相似船模方法与实尺度计算方法预报结果基本一致.数值计算表明对于缩尺比为30的模型泵与实泵效率差别在11%~17%,而雷诺数相似模型泵效率计算值与实泵计算值差别在1.5%以内,表明通过雷诺数相似模型泵能够较好预报实泵性能.文中比较了模型雷诺数与实尺雷诺数下喷水推进器的性能变化,分析了喷水推进自航试验中可能产生的误差.通过雷诺数相似船模数值自航预报阻力、推力、推进效率与实尺度计算的比较,表明了雷诺数相似船模方法能够较好预报实尺度喷水推进船的推进性能.     

基于解调技术的喷泵空化特征提取方法研究

通过对喷水推进泵实船空化测量，捕捉了喷水推进泵在不同工况下的进口水声信号和壳体振动信号，对其空化调制特征进行了研究。结果表明：①喷水推进泵的空化受其叶频及其倍叶频调制；②随着空化强度的增加，喷水推进泵的调制特征量的变化与声压规律曲线一致，即满足先上升后下降的趋势。据此，可以利用调制特征对喷水推进泵的空化进行实时监测。     

Research on flow loss of inlet duct of marine waterjets

In the process of performance prediction of waterjet system,the flow loss of inlet duct is usually reckoned by the rule of thumb. But its value is often overestimated to some extent,resulting in error of prediction accuracy. This paper introduces a new method to determine the flow loss by means of computational fluid dynamic (CFD). Firstly,the fluid field around waterjet system is simulated by solving the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations using commercial CFD code Fluent. Then an additional U...     

电力推进在舟桥动力定位装置中的应用研究

鉴于上海黄浦江的航运特点,确定使用动力定位装置将舟桥固定于江面及岸边,动力定位系统的推力器采用电力推进。文章简述了电力推进的基本内容,并根据舟桥自身特点,确定使用适合舟桥的电力推进系统,并阐述了电力系统的几个重要组成部分,包括吊舱式推进器,船舶电站以及电力变频器等。因动力定位装置采用电力推进,电站动态管理与舟桥的安全至关重要,文章又重点介绍了电站的主要功能,最后分析了采用电力推进方式的优越性。     

吊舱式电力推进装置的发展及应用

介绍了吊舱式电力推进系统的发展情况及典型吊舱式电力推进装置的结构及工作原理，分析了其相对于传统的柴油机-螺旋桨推进装置的优越性．同时介绍了当前几种主流的船舶吊舱式电力推进器的应用情况．     

电力推进模拟器中视景仿真系统研究

视景仿真系统是电力推进模拟器的重要组成部分．文中探讨了“WMS2009电力推进模拟器”项目中视景仿真系统的功能需求、系统框架设计、系统开发工具及实现的关键技术．同时,介绍了取得的部分研究成果．