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第三十一届全国水动力学研讨会

作者：彭黄华孙瑜上海海事大学海洋科学与工程学院

与常规螺旋桨相比,前置定子式泵喷推进器具有优秀的低振低噪性能,但潜艇艇艉非均匀伴流对推进器存在负面影响,无法充分发挥定子整流作用。本研究根据潜艇艇艉非均匀伴流场调整前置定子不同位置剖面角度,研究非均匀伴流条件下艇后非对称... 详细信息

与常规螺旋桨相比,前置定子式泵喷推进器具有优秀的低振低噪性能,但潜艇艇艉非均匀伴流对推进器存在负面影响,无法充分发挥定子整流作用。本研究根据潜艇艇艉非均匀伴流场调整前置定子不同位置剖面角度,研究非均匀伴流条件下艇后非对称前置定子泵喷推进器的水动力性能。以SUBOFF潜艇为例,采用三角形非结构化网格划分方式,对艇后泵喷推进器模型建立适用于SST k-ω湍流模型的计算模型,基于STAR-CCM+软件并结合滑移网格技术计算泵喷推进器定常水动力性能。验证本研究计算方法的可靠性后,同时对设计进速系数下周向对称和周向非对称前置定子泵喷推进器的水动力特性进行分析,重点对比了推进器内部流场的速度分布。研究结果表明,泵喷推进器前置定子经过优化后,定子后方流场得到改善,使得推进效率得到了提高。另外根据非均匀伴流调整前置定子攻角,得到的周向非对称前置定子泵喷推进器,推进性能得到充分发挥,进一步提高推进效率。

关键词：泵喷推进器前置定子周向非对称水动力性能

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导管长度对泵喷推进器水动力性能的影响研究

导管长度对泵喷推进器水动力性能的影响研究

第三十届全国水动力学研讨会暨第十五届全国水动力学学术会议

作者：孙瑜苏玉民上海海事大学海洋科学与工程学院哈尔滨工程大学船舶工程学院

与常规螺旋桨相比,泵喷推进器有着优秀的推进效率,世界各个海军强国逐渐增加对泵喷推进器研究的重视。本文对泵喷推进器的水动力性能进行研究,根据推进器结构特点,采用旋转周期对称网格和分块结构化网格相结合的网格划分方式,建立适用... 详细信息

与常规螺旋桨相比,泵喷推进器有着优秀的推进效率,世界各个海军强国逐渐增加对泵喷推进器研究的重视。本文对泵喷推进器的水动力性能进行研究,根据推进器结构特点,采用旋转周期对称网格和分块结构化网格相结合的网格划分方式,建立适用于大涡模拟方法的计算模型,结合滑移网格计算推进器的非定常水动力性能。通过与参考文献结果的对比,验证本文计算方法的可靠性。基于以上研究工作,计算了泵喷推进器不同部分对水动力性能的贡献程度,观察推进器尾涡强度变化和转子导管间的梢隙流动,对不同导管参数下推进器的受力、压力脉动和流场分布进行分析。研究结果显示,泵喷推进器工作时产生了复杂的涡量场,其中叶梢梢涡附着在导管内壁,形成了较强的导管尾涡。结合推进器不同部分的受力分析可知,导管对推进器水动力性能影响要大于定子。另外,随着导管长度的增加,导管对推进器内部流场的影响增强,使推进器效率下降,因此在设计允许的范围内,减少导管长度有利于提高推进性能。

关键词：泵喷推进器水动力性能大涡模拟方法导管长度

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泵喷式推进器数值模拟及尺度效应分析

中国造船 2020年第S02期61卷 91-99页

作者：阳峻冯大奎张航余嘉威周宇杰华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240 船舶和海洋水动力湖北省重点实验室武汉430074

研究了由前置定子、转子和导管组成的泵喷推进器的敞水特性和流动干扰,数值模拟两种不同尺度推进器的流动特性,分析各组成部分的尺度效应.数值方法采用自研的CFD软件HUST-Ship,使用结构化重叠网格对求解域进行离散,用有限差分法对SST k... 详细信息

研究了由前置定子、转子和导管组成的泵喷推进器的敞水特性和流动干扰,数值模拟两种不同尺度推进器的流动特性,分析各组成部分的尺度效应.数值方法采用自研的CFD软件HUST-Ship,使用结构化重叠网格对求解域进行离散,用有限差分法对SST k-ω湍流模型进行数值离散.分别监测转子、前置定子、导管上的推力系数和转矩系数,小尺度下的数值计算结果与试验数据吻合良好.为了分析不同尺度下的差异,数值模拟了大尺度模型,并进行了网格独立性和时间步长独立性的验证.对比不同尺度的计算结果,并分析大、小尺度的无因次速度场和压力场,发现推进器各部分均存在尺度效应.

关键词：前置定子泵喷推进器尺度效应结构化重叠网格

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机械式泵喷与IMP推进器的水力性能对比

哈尔滨工程大学学报 2016年第5期37卷 684-689页

作者：彭云龙王永生刘承江易文彬海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

针对机械式泵喷与集成电机推进器(IMP)泵喷存在的区别,运用计算流体力学方法预报了前置定子泵喷推进器在设计转速时的敞水性能,并在原机械式泵喷基础上修改为IMP泵喷预报其敞水性能,成功捕捉到IMP泵喷电机定转子之间气隙内逆向流动现象... 详细信息

针对机械式泵喷与集成电机推进器(IMP)泵喷存在的区别,运用计算流体力学方法预报了前置定子泵喷推进器在设计转速时的敞水性能,并在原机械式泵喷基础上修改为IMP泵喷预报其敞水性能,成功捕捉到IMP泵喷电机定转子之间气隙内逆向流动现象。对比分析两种泵喷相同转速不同进速下的水力性能,主尺度相同的IMP泵喷效率比常规泵喷效率降低约5%;消耗功率比常规泵喷有所增加且增大幅值随进速增大而增大;产生推力比常规泵喷小且减小幅值随进速增加而减小。研究结论为新型推进器的选择设计提供参考。

关键词：泵喷推进器 IMP 水力性能 CFD

基于导管凹槽结构的泵喷推进器梢部流动控制研究综述

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武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2019年第1期43卷 118-124页

作者：张凯叶金铭于安斌王友乾海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033 海军上海地区装备修理监修室上海200000

为了抑制泵喷推进器梢空化,减小辐射噪声,类比航空发动机处理机匣原理,将处理机匣技术应用到泵喷推进器上.针对此方法的应用,分析了航空发动采用处理机匣技术取得的成效和泵喷推进器梢涡空化的研究现状,讨论了将处理机匣技术应用到泵喷... 详细信息

为了抑制泵喷推进器梢空化,减小辐射噪声,类比航空发动机处理机匣原理,将处理机匣技术应用到泵喷推进器上.针对此方法的应用,分析了航空发动采用处理机匣技术取得的成效和泵喷推进器梢涡空化的研究现状,讨论了将处理机匣技术应用到泵喷推进器中方法的可行性和研究内容.

关键词：梢涡空化泵喷推进器处理机匣辐射噪声减震降噪

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巡航状态下泵喷推进潜艇尾部喷流涡特性研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 94-99页

作者：郭荣王乾年韩伟李舟睿兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 甘肃省流体机械及系统重点实验室甘肃兰州730050

采用DES(分离涡模型)湍流模型对巡航状态下泵-艇一体化模型进行全流域非定常数值模拟,利用Ω准则识别捕捉不同航速的泵喷尾部流场中的涡结构,研究喷流涡的动力学特性.结果表明:潜艇和泵喷推进器外部绕流与尾部喷流相互作用,产生不同的... 详细信息

采用DES(分离涡模型)湍流模型对巡航状态下泵-艇一体化模型进行全流域非定常数值模拟,利用Ω准则识别捕捉不同航速的泵喷尾部流场中的涡结构,研究喷流涡的动力学特性.结果表明:潜艇和泵喷推进器外部绕流与尾部喷流相互作用,产生不同的流场区域,随着航速增加无旋区和流场扩散区范围增加,艇体绕流和尾部喷流以更快的速度产生强耦合作用,并沿着潜艇前进的反方向发展和运动;随着航速增加毂涡变化区间不断增加,剪切层涡的范围和能量及脱落涡的能量也随着航速的增加而增加;旋转周期内,流场中部毂涡和脱落涡相互影响较弱,两种涡沿着叶轮旋转方向做无周期的旋转运动,流场尾部两种涡产生复杂影响,随时间产生无规则变化及运动.

关键词：泵喷推进器巡航状态尾部喷流涡特性 Ω准则

新型泵喷推进器结构设计及其流激振动噪声特性研究

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新型泵喷推进器结构设计及其流激振动噪声特性研究

作者：于丰宁上海交通大学

学位级别：硕士

泵喷推进器工作时会产生流噪声及结构噪声,因此对其流激振动噪声展开分析并进行控制有助于提高舰艇的声隐性能。本文在原型泵喷推进器的基础上进行结构改进设计,并就原型与新型泵喷推进器开展流场、振动与噪声对比分析。主要内容概述如... 详细信息

泵喷推进器工作时会产生流噪声及结构噪声,因此对其流激振动噪声展开分析并进行控制有助于提高舰艇的声隐性能。本文在原型泵喷推进器的基础上进行结构改进设计,并就原型与新型泵喷推进器开展流场、振动与噪声对比分析。主要内容概述如下:对泵喷推进器各部件设计方法做出介绍。分别阐述导管截面设计方法、定子叶片流线设计方法、转子叶片升力设计方法。并探索性地提出转子叶冠分段设计方法,通过流场性能计算验证设计方法的合理性。完成原型泵喷推进器与带冠新型泵喷推进器的三维建模工作。应用数值计算方法对原型与新型泵喷推进器进行水动力特性计算。一方面从敞水特性、激励力特性和流动特性角度对新型泵喷推进器水动力展开详尽分析;另一方面,比较原型与新型泵喷推进器在敞水曲线、叶片激励力和流场脉动压力多个方面的计算结果差异,分析加装转子叶冠后的新型泵喷推进器对流场性能的影响。建立原型与新型泵喷推进器的结构有限元模型,计算推进器的干湿模态,并对模态频率变化规律进行总结。结合流场计算结果,对泵喷推进器开展单向流固耦合计算。分析了新型泵喷推进器转子叶片、定子叶片及导管各方向的变形特点及应力分布,并对比两类泵喷推进器特征点处的振动位移频谱特征。对原型与新型泵喷推进器进行流体辐射噪声与结构辐射噪声计算。流体辐射噪声计算时,分别对静止部件和旋转部件声场特性进行分析,研究新型泵喷推进器声传播现象与指向性,并对比原型与新型泵喷推进器流噪声差异。结构辐射噪声计算以流固耦合计算结果为基础,分析新型泵喷推进器结构表面声功率及声压云图,对比不同观测点位置原型与新型泵喷推进器结构噪声声压级曲线。

关键词：泵喷推进器新型结构设计水动力性能流固耦合辐射噪声

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定子叶片对推进器水动力性能影响分析

舰船科学技术 2023年第23期45卷 31-38页

作者：张敏革韩光哲武天龙王新锐仇景天津科技大学机械工程学院天津300222 天津瀚海蓝帆海洋科技有限公司天津300457

为探究定子叶片对于推进器性能影响,对不同结构的推进器进行水动力分析。设计配备加速型导流罩的7叶螺旋桨推进器,通过增加不同定子叶片以及设置对转推进器得到5种推进器。基于计算流体力学(CFD)对推进器的流场进行仿真模拟,考察不同结... 详细信息

为探究定子叶片对于推进器性能影响,对不同结构的推进器进行水动力分析。设计配备加速型导流罩的7叶螺旋桨推进器,通过增加不同定子叶片以及设置对转推进器得到5种推进器。基于计算流体力学(CFD)对推进器的流场进行仿真模拟,考察不同结构推进器的水动力特性变化。结果表明:在研究的转速范围内前置定子最高降低扭矩百分比仅为48.71%,后置定子可完美平衡到100.99%的扭矩;前置定子降低推力幅度最大可达36.16%,后置定子提高整体推力最高为3.32%;对转推进器在推力方面远高于泵喷推进器2~4倍,且具有扭矩自平衡的效果,流场稳定性远低于泵喷;后置定子泵喷相比无定子推进器效率提高6.24%,且具有更加稳定的尾流场。

关键词：定子叶片扭矩平衡泵喷推进器 CFD

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管道内旋转声源频域声场的数值仿真

中南大学学报（自然科学版） 2016年第9期47卷 3058-3065页

作者：付建王永生刘强苏永生海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

为准确计算管道内的旋转声源声场,研究基于改进的点源模型和边界元法的声场仿真方法。首先从时域上将旋转点声源离散为均匀分布在旋转轨迹上的有限的静止点声源,通过静止点声源的依次发声模拟旋转点声源的发声过程;将时域声源变换到频域... 详细信息

为准确计算管道内的旋转声源声场,研究基于改进的点源模型和边界元法的声场仿真方法。首先从时域上将旋转点声源离散为均匀分布在旋转轨迹上的有限的静止点声源,通过静止点声源的依次发声模拟旋转点声源的发声过程;将时域声源变换到频域,然后结合边界元方法即可计算得到管道内所有离散的静止点声源声场,该声场即为旋转点声源声场。验证基于改进点源模型计算旋转声源自由声场以及利用边界元方法计算管道内静止点声源声场的可信性,以泵喷推进器为对象,将泵喷叶片分块划分并等效为偶极源,计算分析导管内的叶轮声场。研究结果表明:以改进的点源模型和边界元法为基础的管道内旋转声源声场仿真方法是有效易行的;对导管内叶轮声场而言,入射声场与散射声场存在较大差异,导管对径向测点处叶轮声场影响较大,对轴向测点处叶轮声场的影响可以忽略。

关键词：旋转声源管道声场泵喷推进器改进的点源模型边界元法