cfd在船舶喷水推进器设计与性能分析中的应用

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1、CFD在船舶喷水推进器设计与性能分析中的应用第２９卷第５期２００８年５月哈尔滨工程大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶ０１．２９№．５Ｍａｙ２００８ＣＦＤ在船舶喷水推进器设计与性能分析中的应用孙存楼，王永生（海军工程大学船舶与动力学院，湖北武汉４３００３３）摘要：为进一步深入研究喷水推进器的性能。讨论了计算流体力学作为一种先进手段在喷水推进器设计和性能分析中的应用．通过求解雷诺时均的控制方程，计算了某喷水推进泵和“喷水推进器＋船体”的流场．利用计算流体力学（ＣＦＤ）的后处理技术，分析了

2、喷水推进泵的流动特点，发现了泵设计的不足并提出了可改进之处．ＣＦＤ方法分析“喷水推进器＋船体”流动特性比传统理论方法更准确、细致、方便．借助ＣＦＤｔ具，可在模型试验之前对喷水推进器的设计进行深入分析和优化设计，还可完成性能预报．关键词：喷水推进；进流管道；泵；计算流体力学中图分类号：Ｕ６６４．３４文献标识码：Ａ文章编号：１００６—７０４３（２００８）０５—０４４４—０５———————————————————————————————————————————————Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓｆｏｒｍａｒｉｎｅ

3、ａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓＳＵＮｗａｔｅｒｊｅｔｄｅｓｉｇｎＣｕｎ－ｌｏｕ，ＷＡＮＧＹｏｎｇ－ｓｈｅｎｇ（ＣｏｌｌｅｄｇｅｏｆＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＰｏｗｅｒ，ＮａｖａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ４３００３３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ（ＣＦＤ）ｉＳａｎｅｃｏｎｏｍｉｃａｌａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｏｏｌｆｏｒｍａｒｉｎｅｗａｔｅｒｊｅｔｄｅ—ａｓｉｇｎａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓ．Ｉｎｔｈｉ

4、ｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｓｏｆｗａｔｅｏｅｔｐｕｍｐａｎｄａｗａｔｅｕｅｔ＋ｈｕｌｌ———————————————————————————————————————————————ｓｙｓ—ｔｅｍｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｓｏｌｖｉｎｇｔｈｅＲｅｙｎｏｌｄｓ—ａｖｅｒａｇｅｄＮａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ（ＲＡＮＳ）ｅｑｕａｔｉｏｎｓ．ＴｈｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｊｅｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈＣＦＤｐｏｓｔ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ

5、ｏｆｔｈｅｐｕｍｐｄｅｓｉｇｎｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ，ａｎｄｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｅｓｉｇｎｗｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．ＩｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅＣＦＤｍｅｔｈｏｄｉＳｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｔｈａｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｏａｗａｔｅｒｊｅｔ＋ｈｕｌｌｓｙｓ—ｔｅｍ＇ｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．ＷｉｔｈｔｈｅＣＦＤｔｏｏｌ，ｉｔｉｓｐｏｓｓｉｂｌｅａ————————————————————————————————————

6、———————————ａｎａｌｙｚｅａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃａｎａｗａｔｅｒｊｅｔｄｅｓｉｇｎｌｏｎｇｂｅｆｏｒｅｍｏｄｅｌｃａｎｂｅｍａｄｅｆｏｒｔｅｓｔｉｎｇ；ｍｏｒｅｏｖｅｒｔｈｅｗａｔｅｒｉｅｆｓｂｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒｊｅｔ；ｉｎｌｅｔ；ｐｕｍｐ；ＣＦＤ船舶喷水推进器主要由喷水推进泵、进流管道、喷口和操舵倒航装置等组成．以往对喷水推进器的研究大多采用理论分析与试验方法。但理论分析无法预测泵内流。动特性，且对喷水推进器推力、功率特性的求解存在很多简化．模型试验经费投入大，在

7、推进泵、进流管道的选型及优化设计时无法大量采用．随着计算机技术的迅速发展，计算流体力学（ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ，ＣＦＤ）在船舶喷水推道流场的影响［１３；ＷＧＰａｒｋ用滑移多区域方法———————————————————————————————————————————————（ｓｌｉｄｉｎｇｍｕｌｔｉ—ｂｌｏｃｋｍｅｔｈｏｄ）研究了进水口附近的流场，在不同ＮＶＲ条件下数值计算得到的速度场和压力场与试验结果吻合非常好［２１；瓦锡兰公司的ＮＷＨＢｕｌｔｅｎ和ＲＶｅｒｂｅｅｋ用商业ＣＦＤ软件对整个喷水推进系统

8、进行了数值计算和结果分析，用ＭＦＲ方法计算得到的推力和力矩值与瓦锡兰公司内部计算喷水推进装置推力和力矩的方法得到的结果吻合较好［：；］．ＣＦＤ作为数值计算的工具，可在推进泵的选型、优化与性能预估、进流管道的优化与设计、喷水推进器装船后的性能预报等方