喷水推进轴流泵汽蚀性能RANS模拟与不确定度分析

对模型尺度的喷水推进轴流泵汽蚀性能进行了准定常RANS模拟,并根据第28届国际拖曳水池会议推荐的规程进行了数值不确定度分析.采用Realizable k-ε2层模型,并采用细化的边界层网格直接解析黏性底层流动.控制方程采用2阶格式离散和SIMPLE算法求解;计算域采用分块六面体结构化单元离散,并采用3套具有相同细化比的网格进行流动计算与数值不确定度分析,结果表明:模拟结果的数值不确定度不超过2％,汽蚀余量预报具有较高的精度.     

基于VG/VGJ的喷水推进进口流道流动控制方法

平进口喷水推进器的进口流道背部流动分离所导致的喷水推进泵进流畸变,是喷水推进泵性能与推进器性能下降的主要原因。基于涡流发生器（vortex generator, VG）/射流式涡旋发生器（vortex generator jet, VGJ）抑制流动分离的理论,该文选择某型进口流道模型,在低速风洞上进行模型吹风实验,以模拟平进口进水流道内流动。通过测量进口流道壁面压力和喷水推进泵入口面总压分布,解释了VG/VGJ提升推进性能的机理,获得了VG/VGJ结构尺寸和安装位置对流动控制效果的影响规律。在低进速比（IVR=0.5）工况下,布置合理的VG/VGJ能提高进口流道总压恢复系数和喷水推进泵进流面轴向速度均匀度,可以增加近5%的推力。     

超高速自由液面循环水槽高品质测试流场技术

超高速自由液面循环水槽的关键在于如何在开式状态下形成平稳的自由液面,通过建立自由面形成技术,从水力系统导流、整流、消能和主循环泵与辅助泵系统匹配等多方面权衡设计,以保证工作段速度从低速到高速时自由面的稳定度和不均匀度。采用LDV或PIV技术,测量不同水速下工作段区域多个截面的速度分布以及自由液面的波高,得到工作段流场分布,以及基本性能状态,验证自由面形成技术的合理性和可行性。为未来在该设备上开展试验提供了初步的测试数据支撑。     

基于谐波平衡法的喷水推进器流场数值模拟

喷水推进压力脉动是与其振动噪声密切相关的水动力性能,主要是由转子与定子相互作用引起的。压力脉动的数值模拟主要采用非稳态方法,计算消耗巨大。为此,将谐波平衡法引入压力脉动的数值计算,以某后置导叶型喷水推进泵为对象,通过与瞬态数值模拟结果相比较,发现谐波平衡法适用于喷水推进泵非定常压力脉动的数值计算。当谐波平衡法的阶数n达到5时,计算所得的流场、脉动力与瞬态计算结果一致。数值计算工作量相当于2n+1个稳态计算量,远小于非稳态计算的工作量。     

基于LDV的超高速循环水槽流场流速测量

循环水槽试验段流场的不均匀度和紊流度是衡量循环水槽流场品质的重要指标。为研究超高速闭式循环水槽试验段的流场品质,在8种来流速度下,采用激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter, LDV),通过建立流场测量点阵列对循环水槽试验段的3处流场截面进行轴向流速测量,并对其不均匀度和紊流度进行计算。试验结果表明：在8种来流速度下,试验段流场截面流速的不均匀度均小于1%;在8 m/s的试验段来流速度下,截面流场的紊流度均小于0.5%。试验测量结果满足循环水槽流场品质对不均匀度和紊流度的技术指标要求,可为超高速闭式循环水槽的试验研究和优化设计提供初步的测试数据支撑。