国家自然科学基金(51309229)
- 作品数：20 被引量：78H指数：6
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- 相关机构：中国人民解放军海军工程大学中国人民解放军海军潜艇学院中国人民解放军海军装备部更多>>
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- 相关领域：交通运输工程机械工程理学一般工业技术更多>>
- 泵喷推进器水动力噪声的数值预报被引量：16
- 2016年
- 泵喷推进器由于其高航速时优异的噪声性能,在核潜艇上已得到广泛应用,对其水动力噪声数值计算方法进行研究具有重要意义。文中首先在利用CFD方法得到固体壁面脉动压力分布的基础上,基于边界元方法完成了静止固体壁面流噪声的计算,结合点源模型并借鉴扇声源理论完成了任意边界条件下旋转声源噪声的计算,并且噪声计算结果与试验值、文献值吻合较好;然后以某泵喷为对象分别计算了泵喷静止部件和旋转部件的水动力噪声,最后对二者声场进行叠加即得到泵喷总噪声。结果表明静止部件噪声宽带总声级在径向最高,旋转部件噪声则在轴向最高;在导叶通过频率及其谐频处,由于叶轮与导管内壁面相互作用区域脉动剧烈,使得导管成为径向测点处噪声的主要贡献者,导叶对总声场的贡献量很小。
- 付建宋振海王永生靳栓宝
- 关键词：泵喷推进器水动力噪声边界元法计算流体力学
- 泵喷的三维反问题设计及其与螺旋桨的敞水特性对比被引量：8
- 2017年
- 为将某滑行艇螺旋浆替换为泵喷推进器,本文采用三维反问题方法执行泵喷的转子和静子设计,泵喷导管采用改进的导管桨19A导管,叶片厚度分布依据NACA翼型规律分布。在验证CFD数值模拟可信性的前提下对泵喷和螺旋桨进行了敞水计算和水力特性对比。结果显示:基于同一主机,在各自设计工况下所设计前漩式泵喷对应航速更高,喷水能量的轴向分量高出原桨2.5%,推进效率高出原桨3.3%,高速适应性更强,验证了设计方法的准确性和有效性。
- 张明宇林瑞霖王永生刘强
- 关键词：螺旋桨数值模拟水力特性
- 船后喷水推进器水下辐射噪声源脉动流场的数值计算被引量：1
- 2017年
- 为避免尺度效应对噪声性能的影响,文章研究探索了在实尺度条件下装船后喷水推进器噪声声源的数值计算方法。首先,基于分离涡模型对国外某喷水推进泵内部非定常流场进行了数值模拟,将计算得到的不同转速下泵的功率值与厂商提供数据进行对比,最大误差在2.0%以内,验证了数值计算方法的准确性和有效性。其次,完成了实尺度条件下某"船体+喷水推进泵+进水流道"系统带自由液面的非定常流场的数值计算。提取了实船条件下喷水推进器流道进口处的不均匀速度场,将其加载到单个喷水推进器数值计算模型的进口边界。进而,采用分离涡模型对该船后"喷水推进泵+进水流道"内部非定常流场脉动压力进行数值计算,分析了各个特征截面压力脉动的频域特性,为下一步准确计算喷水推进器噪声提供了有效的脉动流场信息。
- 付森宗谢天宇
- 关键词：喷水推进器声源压力脉动非定常数值模拟
- 混流泵水动力噪声的数值预报方法被引量：4
- 2016年
- 为了准确预报分析混流泵的水动力噪声,首先结合边界元法和点源模型理论完成静止壁面流噪声和任意边界条件下旋转声源噪声的数值计算与结果校验;然后以某混流泵为对象利用大涡模拟方法得到泵固体壁面脉动压力分布,在此基础上分别计算混流泵静止部件和旋转部件的水动力噪声,最后对二者声场进行叠加即得到了混流泵总声场。研究结果表明:混流泵静止壁面脉动压力幅值最强位置在叶轮与导叶的相互作用区域;静止部件对应的噪声峰值频率主要在叶频、导叶通过频率以及二者的谐频处;在混流泵进口截面叶轮引起的噪声占主要成分,静止部件的贡献可以忽略。
- 付建王永生靳栓宝
- 关键词：混流泵水动力噪声边界元法计算流体力学
- 浸没式喷水推进泵设计及装船后性能预报被引量：5
- 2014年
- 为了设计浸没式喷水推进泵,以国外某喷水推进混流泵为对象建立了浸没式喷射模型,运用计算流体力学(CFD)瞬态模拟方法研究了2种转速时浸没式喷射对喷水推进泵水力性能的影响。研究表明,无论是低转速还是设计转速,浸没式喷射时喷水推进泵的扬程、轴功率、效率变化都小于1%,且叶片的空化无明显变化。由此,运用三元设计方法设计了一型适用于常规尾板式喷水推进的喷水推进泵,即按常规尾板式喷水推进的"船-泵-机"匹配方法选定喷水推进泵的设计参数,按基于环量的三元方法进行喷泵的水力设计,喷泵为6片叶片、9片导叶。最后,运用计算流体力学方法对实尺浸没式喷水推进器与船体的组合结构进行了数值模拟,结果表明,在设计航速时,该喷水推进泵完全浸没在水中工作的水力性能变化很小,进而得出浸没式喷水推进泵可以按照常规尾板式喷水推进泵的设计方法进行设计的结论。
- 曹玉良王永生靳栓宝
- 关键词：喷水推进浸没式喷水推进泵计算流体力学
- 高速巡逻艇喷水推进泵三元优化设计研究被引量：4
- 2017年
- 针对某新设计高速巡逻艇选型国外某喷泵达不到设计航速的问题,运用CFD方法对该被选喷泵和进水流道内流场进行了数值模拟.结果发现,该喷泵在设计工况下敞水效率较低,导叶处有一定程度的漩涡和流动分离,进水流道背部也存在涡旋.运用泵的三元设计理论,为该巡逻艇的喷水推进泵进行了重新选型和三元设计,在轴面线的绘制过程中使用了贝赛尔曲线,保证了整个轴面线的光滑过渡.同时为了提高抗空化性,增加了叶轮叶片数.数值模拟结果显示,新设计的喷泵效率有了明显提高,设计工况效率可达91.2%,同时泵的低压区较小,保证了泵的抗空化性能,也消除了导叶中的二次流."喷泵+流道+平板船"数值自航结果表明,该巡逻艇在设计工况下达到了设计航速.
- 王小二张振山靳栓宝
- 关键词：巡逻艇喷水推进器CFD优化设计
- 一款国外喷水推进器的三维反问题改进设计被引量：1
- 2017年
- 某厂家购置的国外喷水推进器装艇后与主机不匹配,不能完全消耗主机功率,导致艇航速较低。针对这一现象,在保持推进器转子叶片数、导叶数和推进器主体尺寸不变的前提下,采用三维反问题方法对叶轮和导叶进行了增载设计。研究采用CFD数值模拟方法对两推进器进行了平底船数值求解,结果表明:原推进器计算结果与自航试验吻合较好,验证了CFD数值模拟的可信性;新设计推进器解决了原推进器不能充分利用主机功率的缺陷而产生更大的推力,使预报航速从9.5kn提高到12kn,喷泵效率提高2%,喷口射流轴向能量分量提高8%。
- 张明宇林瑞霖王永生靳栓宝
- 关键词：喷水推进器叶轮导叶CFD数值模拟
- 基于三元设计及数值试验轴流泵抗空化性能被引量：5
- 2013年
- 为了提高轴流泵抗空化性能,采用泵的三元设计理论与数值试验相结合的方法,研究了汽蚀比转数为1 290的轴流泵抗空化性能.在相同的流量、扬程、转速等设计指标下,采用泵的三元设计理论对具有不同叶片数和过流通道形状的轴流泵模型分别进行了设计;并采用数值试验手段对所设计轴流泵模型性能进行计算和分析,得到了适合于该轴流泵的过流通道形状和最佳叶片数.运用相同的方法对不同叶片负载分布规律的轴流泵叶轮分别进行了设计,并采用数值试验手段计算了各水力模型的扬程、功率和效率特性曲线,对比和分析了不同负载分布规律对泵效率和抗空化性能的影响,得到了有利于轴流泵空化性能提高的负载分布规律.最后,根据数值计算结果,对如何有效提高轴流泵抗空化性能提出了建议:叶轮叶片后部重载光顺无阻塞的过流通道、适当增加叶片数将有利于轴流泵抗空化性能的提高.
- 靳栓宝王永生
- 关键词：轴流泵空化数值模拟叶片数
- 高性能紧凑型水泵的三元设计方法被引量：4
- 2013年
- 基于泵的三元设计理论与数值试验相结合的方法,采用轴流式水泵的外形结构对某高比转数混流泵进行了设计,提出了高性能紧凑型水泵设计方法。首先,基于雷诺时均方法对该高比转数混流泵的性能进行了数值计算和分析,并将计算结果和试验值进行了比较,最大误差在3%以内,验证了数值计算模型的准确性。其次,采用轴流式水泵的外形结构基于泵的三元设计理论对该泵进行了重新设计,运用全三维考虑流体粘性的雷诺时均方法对设计结果进行计算分析与验证,最终的设计结果表明:新设计紧凑型水泵满足所有设计指标,在设计流量下裸泵效率达到了0.927,并且在较宽的流量范围内具有良好的水力性能。对比原混流泵和新设计紧凑型水泵性能,可以发现:新设计紧凑型水泵裸泵效率比原混流泵提高了3%,并且其轴面最大直径比原混流泵减少了38%,说明新设计的水泵能够有效减小泵的尺寸、重量并具有优异的水力性能。
- 靳栓宝王永生刘承江苏永生
- 关键词：轴流泵紧凑型数值模拟
- 混流式喷水推进泵台架试验被引量：2
- 2014年
- 为验证混流式喷水泵叶轮的加工精度和质量,将加工后的混流泵叶轮进行台架试验,并基于SST模型采用全结构化网格对台架试验进行非定常数值模拟。数值计算结果表明:在设计流量下数值计算得到的混流泵扬程和功率与试验数据的误差为1.3%和2.3%,在计算流量范围内,混流泵扬程和功率的最大误差小于4%,说明了该混流泵的加工精度满足工程要求。为进一步验证混流泵的设计水平,对其装船后性能进行了数值计算和实船试航,试航结果表明,该混流泵的推进航速超过设计航速9.4%,并且数值预报航速与试航结果误差为1.5%,这既验证了设计方法的有效性,也验证了所采用的数值模型的准确性。
- 靳栓宝王永生
- 关键词：混流泵台架试验实船试航非定常数值模拟
