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作者：刘玉文中国舰船研究院

学位级别：硕士

梢隙流动是指存在于叶片梢部与端壁之间的流动,常见于导管螺旋桨、轴流泵以及航空发动机中,梢隙流动的影响因素包含:叶梢与端壁的间隙宽度、叶片与端壁的相对运动、叶片负荷以及雷诺数。当流动介质为液体时,梢隙流动容易产生空化,从而... 详细信息

梢隙流动是指存在于叶片梢部与端壁之间的流动,常见于导管螺旋桨、轴流泵以及航空发动机中,梢隙流动的影响因素包含:叶梢与端壁的间隙宽度、叶片与端壁的相对运动、叶片负荷以及雷诺数。当流动介质为液体时,梢隙流动容易产生空化,从而导致空化噪声、结构振动以及机械性能损失等危害。本文针对梢隙流动和梢隙空化这一特殊流动现象,以实验研究为主要手段开展了研究和分析工作。首先,利用三维PIV测量技术对水翼在不同间隙宽度、不同攻角以及不同水速等工况下进行了三维流场测量,并对不同截面位置的三维流场结构进行分析。然后,利用高速摄像和肉眼观测对不同工况下的水翼梢隙流动进行了空化初生观测和空化形态观测,并开展了梢隙空化初生及空化形态与流场结构的相关分析。梢隙流动主要存在两个涡量区域:梢分离涡区域和梢泄涡区域,其中梢分离涡起始于水翼导边下游附近的压力面边缘,梢泄涡则起始于梢分离涡下游附近的吸力面边缘。随着间隙宽度的改变,梢隙流动结构会发生相应的变化,当间隙减小时,梢泄涡涡核强度有一定程度的增大。随着间隙宽度进一步减小,此时的梢泄涡结构受壁面边界层影响,漩涡结构遭到破坏,涡核强度下降。通过本文的实验研究和分析,获取了典型梢隙流动和梢隙空化的基本结构,且获得了大量详实的实验数据,为深入研究梢隙流动与空化积累了丰富的数据资源;通过对梢隙空化初生及形态的研究以及与梢隙流场关系的研究,为今后研究梢涡空化尺度效应和空化初生预报奠定了基础。

关键词：梢隙流动三维PIV测量技术梢泄涡梢隙空化

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梢隙流动空化初生及空化形态观测研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2017年第6期32卷 671-679页

作者：刘玉文徐良浩张国平彭晓星中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

该文描述了在小型多功能高速空泡水筒中,对NACA0012和NACA0024水翼进行梢隙流动空化形态观测,并分析其影响因素和发展规律。实验中通过高速摄像捕捉梢隙空化的结构形态与运动轨迹,分析其随间隙宽度、来流水速以及水翼攻角的变化规律。... 详细信息

该文描述了在小型多功能高速空泡水筒中,对NACA0012和NACA0024水翼进行梢隙流动空化形态观测,并分析其影响因素和发展规律。实验中通过高速摄像捕捉梢隙空化的结构形态与运动轨迹,分析其随间隙宽度、来流水速以及水翼攻角的变化规律。同时在不同的水速、攻角以及间隙宽度下记录水翼的初生空化数,重点分析了间隙宽度对不同水翼初生空化数的影响规律,发现存在某一间隙宽度使梢涡初生空化数达到最大值。

关键词：梢隙流动梢隙空化梢涡初生空化数

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梢隙流动空化初生及空化形态观测研究

梢隙流动空化初生及空化形态观测研究

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第九届全国流体力学学术会议

作者：刘玉文徐良浩张国平彭晓星中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室

本文通过小型多功能高速空泡水筒对NACA0012和NACA0024水翼进行梢隙流动空化形态观测,并分析其影响因素和发展规律。在设定的水速和攻角下观测了水翼的初生空化数随着间隙宽度的变化。实验中通过高速摄像捕捉梢隙涡的空化结构形态与运... 详细信息

本文通过小型多功能高速空泡水筒对NACA0012和NACA0024水翼进行梢隙流动空化形态观测,并分析其影响因素和发展规律。在设定的水速和攻角下观测了水翼的初生空化数随着间隙宽度的变化。实验中通过高速摄像捕捉梢隙涡的空化结构形态与运动轨迹,并分析其随间隙宽度的改变而产生的变化,测量结果显示存在某一特定间隙宽度,在这一间隙宽度下最容易发生梢隙涡空化。

关键词：梢隙流动梢隙涡梢隙空化初生空化数

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水翼梢隙空化噪声特征试验研究

水翼梢隙空化噪声特征试验研究

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2019中国西部声学学术交流会

作者：宋明太吕江徐良浩彭晓星唐登海船舶振动噪声重点试验室江苏省绿色船舶技术重点实验室中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点试验室江苏省绿色船舶技术重点实验室中国船舶科学研究中心

梢隙空化广泛存在于水泵、水轮机及船舶导管推进器等水力机械中,梢隙空化会导致效率降低、振动增加。对于使用泵喷作为推进器的军舰来说,梢隙空化的出现还会引起水下辐射噪声急剧上升,对其安全性和隐蔽性构成威胁。梢隙空化噪声涉及高... 详细信息

梢隙空化广泛存在于水泵、水轮机及船舶导管推进器等水力机械中,梢隙空化会导致效率降低、振动增加。对于使用泵喷作为推进器的军舰来说,梢隙空化的出现还会引起水下辐射噪声急剧上升,对其安全性和隐蔽性构成威胁。梢隙空化噪声涉及高速水动力学、水声学、材料学等多学科交叉,是目前工程界的难点和热点问题之一。本文以NACA0012矩形水翼为研究对象,在小型高速空泡水筒中通过梢隙空化噪声测量结合空化形态高速摄像对水翼梢隙空化噪声特征进行了试验研究,可为梢隙空化噪声的预报和控制提供基础。

关键词：矩形水翼梢隙空化噪声

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基于矩形凹槽结构的泵喷推进器梢部流动控制效果研究

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中国造船 2021年第3期62卷 70-84页

作者：叶金铭孙大鹏史宝雍海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033 91697部队青岛266000

针对泵喷推进器梢部流动引起的梢隙空化和梢涡空化,在导管内壁开设一定数量的轴向矩形凹槽。基于计算流体力学软件STAR-CCM+进行数值模拟,分析凹槽结构对梢部端面压力、梢涡涡核压力、梢涡强度和水动力性能的影响。计算结果显示,矩形凹... 详细信息

针对泵喷推进器梢部流动引起的梢隙空化和梢涡空化,在导管内壁开设一定数量的轴向矩形凹槽。基于计算流体力学软件STAR-CCM+进行数值模拟,分析凹槽结构对梢部端面压力、梢涡涡核压力、梢涡强度和水动力性能的影响。计算结果显示,矩形凹槽结构增大了梢部端面压力和梢涡涡核压力,减弱了梢涡强度,可以推迟梢隙空化和梢涡空化发生,而且对推进效率的影响较小。这项研究结果为泵喷推进器的减振降噪提供了新的途径。

关键词：梢部流动梢隙空化梢涡空化矩形凹槽减振降噪

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转子梢部带圆环并嵌入导管内壁凹槽的泵喷推进器水动力性能研究

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船舶力学 2023年第3期27卷 323-334页

作者：叶金铭孙大鹏吴原润张先锋海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033

针对泵喷推进器梢部流动引起的梢隙空化和梢涡空化问题,本文设计了一种转子梢部带圆环并嵌入导管内壁凹槽的改进型泵喷推进器。基于RANS方程,结合SST k-ω湍流模型,采用分块网格技术,对水下航行体后的泵喷推进器模型进行数值模拟,来分... 详细信息

针对泵喷推进器梢部流动引起的梢隙空化和梢涡空化问题,本文设计了一种转子梢部带圆环并嵌入导管内壁凹槽的改进型泵喷推进器。基于RANS方程,结合SST k-ω湍流模型,采用分块网格技术,对水下航行体后的泵喷推进器模型进行数值模拟,来分析梢部带圆环并嵌入导管内壁凹槽结构对梢隙空化与梢涡空化的控制效果以及对导管内壁脉动压力和泵喷推进性能的影响。结果显示,梢部带圆环并嵌入导管凹槽结构能明显增大转子梢部的压力以及梢涡涡核压力,减弱梢涡强度,避免梢隙空化的发生和推迟梢涡空化的发生,同时能有效降低导管内壁的脉动压力幅值,降低引起导管结构振动的激励源,并且对推进效率影响较小。该研究结果为泵喷推进器的减振降噪提供了新途径。

关键词：梢部流动梢隙空化梢涡空化转子梢部带圆环泵喷推进器

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