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.     

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.     

喷水推进轴流泵三元水力设计

基于环量的三元设计方法和计算流体动力学, 研究了叶片数、叶片流向环量中心位置与叶片出口边环量对叶轮性能的影响, 分析了导叶进口边和出口边环量对喷水推进轴流泵性能的影响, 通过合理地控制这些因素, 设计了一种效率高、空化性能好的喷水推进轴流泵。在流量为56.2m3·s^-1时, 泵的扬程为35.9m, 功率为21 465kW, 效率为92.3%, 可见, 设计泵的性能优良, 效率高。研究结果表明: 增加叶片数能够有效减小单叶片转矩, 当叶片数从5个增加到7个时, 单叶片转矩减小了21%;叶片环量中心靠近出口边, 有利于提高叶轮的空化性能, 当环量中心从叶片弦长的0.3处移动到0.7处时, 叶轮吸力面空化面积减小80%;叶轮出口边环量斜率会影响叶轮效率, 当斜率分别为0.8、1.0和1.2时, 叶轮效率逐步提高; 当出口边环量从0.40增加到0.50时, 叶轮的扬程和功率近似线性增加, 扬程增加19.9%, 功率增加19.5%;随着导叶进口边环量与出口边环量的比值的增大, 泵效率先增大后减小, 当比值为0.93时, 泵的效率最高; 导叶出口边环量分布会影响泵的效率、出口不均匀度和出口周向动能, 当导叶出口边环量为-0.05时, 泵的效率最高, 出口不均匀度和出口周向动能最小。     

轴流式涡轮机动叶片的叶顶间隙对其气动性能影响

采用数值方法对不同叶顶间隙下某型号船用轴流式涡轮机的气动性能进行了对比分析.结果表明,叶顶间隙对喷嘴环前缘的压力分布和涡轮内的温度分布影响明显,过小和过大的叶顶间隙都会导致喷嘴环前缘高压力区的产生,并导致涡轮内局部高温度区域扩大;随着叶顶间隙的增大,喷嘴环后缘底部、吸力面及叶顶间隙内局部高熵区随之增大,燃气能量损失增大.     

喷水推进泵三维造型研究及其流体动力性能CFD分析

以典型CAD软件UG为工具,结合数值模拟过程中网格划分和参数设置的要求,完成某种混流式喷水推进泵的几何建模,应用计算流体动力学程序对上述模型进行数值计算.CFD计算是针对泵整体流场控制体来进行的,而流场区域离散又衙要针对各结构部件分别处理,UG层设置功能能较好地协调两者处理时转换的不便.通过CAD软件和网格划分软件相结合解决了几何建模时叶轮叶顶间隙难以控制的问题.泵流场区域离散采用结构化网格.选取SST紊流模型,采用稳态多参考系方法进行计算.在设计工况和非设计工况下计算所得该混流泵性能参数均与设计所提供值有较好的一致性.     

喷水推进器进水流道内流场数值模拟与分析

进水流道是喷水推进系统的关键部件之一,该部件性能优良与否直接影响到整个喷水推进系统工作性能的优劣．考虑到船底边界层对进水流道来流动量和动能的影响及喷水推进器各部件的相互作用,合理界定了喷水推进器数值计算所需的流场控制体,联用六面体结构化网格和四面体非结构化网格进行区域离散,选择κ-ε两方程湍流模型封闭RANS方程,采用稳态多参考系方法计算求解．分析和比较了船的航速和喷泵的转速对进水流道内流场的速度和压力分布的影响,评估了进水流道的出流均匀度、唇部最小压力点位置的偏移、空化可能性等多方面的性能．研究发现：航速的增加使流道出流变的不均匀,使唇部最小压力点的位置向下偏移;进水流道的出口、唇部和斜坡处是易发生空化的地方,应保证所在运行工况的三处静压力最小值均大于空化临界静压力值．     

喷水推进船转弯过程中的喷泵性能研究

建立了喷水推进系统和船体转弯操纵的稳、动态数学模型。并考虑喷泵汽蚀的影响，对喷水推进船转弯过程中的喷泵工作状况进行了研究，为喷水推进船确定合理的转弯操纵方法提供了依据．研究内容包括不同初始航速下所有喷泵大舵角转弯、高初始航速下部分喷泵转弯和高初始航速下所有喷泵小舵角转弯这几种转弯方式下喷泵的工作状况．对计算结果进行分析后认为在非紧急情况下高航速时用部分泵实现转弯是最合适的转弯方式．     

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.     

嵌入式PC的喷水推进装置监控系统的设计与实现

如今在高速船舶领域,喷水推进装置正被广泛的应用,在很大程度上取代了传统的螺旋桨驱动方式。由于计算机和通讯技术的发展,很多新技术被应用到喷水推进装置监控系统上,取得了良好的效果。文章首先对喷水推进装置进行了简要的介绍,然后根据工程的实际需求,设计并实现了基于嵌入式PC的喷水推进监控系统。     

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.     

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...     

一系纵向定位间隙对磁流变耦合轮对车辆横向动力学性能的影响

为了合理控制车辆轮对定位间隙, 提高磁流变耦合轮对车辆在高速时的横向动力学性能, 建立该车辆的空间动力学模型, 分析了轮对纵向定位间隙对车辆临界速度和曲线通过性能的影响。得出了纵向定位间隙的增大能使磁流变耦合轮对车辆的临界速度急剧下降, 轮对横移量和冲角、轮轨横向力和车体横移加速度快速增大; 只有在小间隙的条件下, 车辆在高速铁路上才具有较高的临界速度和较好的曲线通过性能。     

缓和曲线线型对铁道车辆动力学性能的影响

分析了车辆在缓和曲线上的受力情况, 利用动力学仿真软件SIMPACK对转向架为ZK6的25t载货车辆通过3次抛物线型、4-3-4型、5次型缓和曲线时的动力学性能进行了仿真计算, 并与理论分析结果进行对比。对比结果表明: 缓和曲线线型对车辆动力学性能的影响较大, 特别是在连接点处; 3次抛物线型缓和曲线连接点处的动力学性能相对4-3-4型与5次型较差, 车体垂向加速度最大相差达到83%, 其他指标相差也在10%左右; 4-3-4型相对于5次型只是在缓和曲线上的分段点处的车体垂向加速度相差63%, 而其他动力学性能指标相差均在2%以内; 4-3-4型和5次型要体现其优势则需要增加其长度。     

后扰流板攻角对汽车气动特性影响的模拟研究

为了优化汽车的空气动力学特性．利用计算流体力学软件FLUENT,对某款高级轿车的简化模型进行了3维数值模拟,分析了在2种车速下,未加装后扰流板和加装各种攻角的后扰流板汽车的气动特性,得出了后扰流板攻角对汽车气动特性的影响规律,同时比较了后扰流板不同攻角工况下尾部的外流场,并分析了加装后扰流板后对汽车尾部流场的改善情况。     

风挡连接装置对列车动力学性能的影响

论述了各种风挡的动力学建模处理过程，结合单节客车动力学计算模型，以三节客车作为一个列车单元建立了列车动力学计算模型。通过求解描述列车系统的运动微分方程组，得出了列车蛇行运动稳定性、动态曲线通过性能及运行平稳性等方面的一系列数值仿真结果。计算结果表明，列车的失稳一般由尾车尾部转向架的蛇行失稳引起；列车的曲线通过性能随着曲线通过速度的提高、曲线半径的减小而迅速降低；中间车的运行平稳性明显优于头车和尾车；密接式风挡的运行平稳性最差，因此建议加装缓冲装置以提高装备密接式风挡动列车的动力学性能。     

内置磁流变阀对磁流变阻尼器动力性能的影响

为提高阻尼器在结构尺寸受限时的输出阻尼力,以磁流变阻尼器为对象,研究了内置磁流变阀结构对磁流变阻尼器动力性能的影响;通过改进传统磁流变阻尼器活塞头结构,将磁流变阀内置于阻尼器内,设计了一种内置阀式磁流变阻尼器,阐述了内置阀式磁流变阻尼器的结构与工作原理;对阻尼器的磁路进行了简化,并利用磁路欧姆定律对其进行了磁路分析;根据磁流变阻尼器的工作模式,建立了内置阀式磁流变阻尼器的阻尼力数学模型;利用有限元软件ANSYS对阻尼器的电磁特性进行了仿真分析,得出了不同电流下液流通道内磁感应强度的分布情况;结合阻尼力数学模型,利用MATLAB软件对阻尼器的动力性能进行了仿真分析;为验证阻尼器设计的合理性,搭建试验台对阻尼器的动力性能进行了测试分析,并将试验与仿真结果进行对比。研究结果表明：仿真与试验结果具有较好的一致性;不同外界激励与速度变化对输出阻尼力影响较小,内置阀式磁流变阻尼器能在不同工况下输出稳定的阻尼力;输出阻尼力与阻尼可调系数近乎线性随励磁电流增长;当电流为1.2 A时,输出阻尼力高达7.521 kN,阻尼可调系数可达9.7。可见,内置磁流变阀结构可在受限体积下有效延长阻尼通道长度,使磁流变阻尼器输出较高的阻尼力,且具备较宽的阻尼可调范围。