喷水推进器进水管内粘性流三维数值模拟

作     者：汤苏林 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：毛筱菲

授予年度：2005年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：Fluent 喷水推进 进水管 速比 边界层 斜坡 唇部 

摘      要：从1661年由英国人图古德和海斯发明了喷水推进技术装置，至今已有354年，它的历史和螺旋桨推进装置一样悠久。但是由于一些技术不过关，如低损失、无空化进口管道系统，高效率和大功能转换能力的推进泵，船、机、泵的有机配合，水动力性能极佳的导航操纵装置等技术没得到解决，因此喷水推进器的发展比较缓慢。本文的研究的目的是为研制低损失、无空化进口管道系统而提供依据和建议。 将现代信息技术融入传统设计是现代产品设计的趋势。本文运用CFD软件——FLUENT对喷水推进器进水管进行了三维数值模拟，获得了喷水推进器进水管内许多重要流动细节、规律及其性能参数，并针对影响喷水推进器进水管系统效率的主要几何参数、速比、边界层流的摄入等因素进行了对比模拟。 本文从开始探索如何建立模型，如何使用FLUENT软件计算，以及对粘性流中的脉动相如何处理到最后确定模拟方法，选择两个进水管形状进行模拟，共计算了582个算例。通过和国内外研究资料相比较，确定模拟方法正确的基础上，挑选了其中64个算例来进行说明。在对这64个算例计算结果进行详细分析的基础上，得出以下几点结论： 1、速比是进水管内流场的主要影响因素，一般来说当速比在1.0附近时，进水管系统效率最好，因此设计时应使速比尽量小于1.0。 2、叶轮前的流场比弯管处流场均匀。进水管设计时，应在叶轮前有一水平段。水平段越长，因二次流引起的流场不均匀性越可被削弱。 3、斜坡坡角在不影响其它性能时越小越好，若能使斜坡始点与船底接触处曲率梯度为零最好。为了避免激流的出现，进水管制造时，应尽量使曲率连续。 4、边界层流的摄入对流场的影响比较复杂，使斜坡处压力升高，但却使唇部压力降低，对于不同形状的进水管，边界层流的摄入影响是有差别的