带前置定子导管桨流场数值分析及验证-论文.pdf

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1、第36卷第6期舰船科学技术Vo1．36，No．62014年6月SHIPSCIENCEANDTECHNOL0GYJun．，2014带前置定子导管桨流场数值分析及验证毛卫(海军装备部，北京100841)摘要：利用求解雷诺平均Ns方程的数值途径模拟带前置定子导管螺旋桨周围的流场，其中网格系统采用卡笛尔的网格和四面体／棱柱体网格相结合的方式，这样较好地保证了网格的质量和正交性，利用混合面技术处理转动部件和非转动部件间边界条件。通过与LDV的流场测试结果的比较，表明文中采用的数值方法可以较好地模拟复杂组合推进器内的流动过程，为设计性

2、能优良的工程产品服务。关键词：带定子导管桨；CFD模拟；试验验证中图分类号：U664．3文献标识码：A文章编号：1672—7649(2014)06—0092—05doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2014．06．叭8Theflowfieldnumericalanalysisandvalidationforductedpropellerwithpre-statorMAOWei(NavalArmamentInstitute，Beijing100841，China)Abstract：Inthispaper

3、，thenumericalapproachesforsolvingreynoldsaveragedNSequationstosimulatetheflowfieldinfrontofthestatorducttapearoundthepropeller．Amongthem，thegridsystemusesCartesiangridandtetrahedral／prismmeshcombinationwhichensuresabetterqualityofthemeshandtheorthogona1．Themixing—

4、planetechnologyisusedtodealwiththeboundaryconditionsbetweenrotatingandnon—rotatingparts．BycontrastwiththeLDVflowfieldtestresults，thenumericalmethodsusedinthispapercanbettersimulatecomplexcombinationofpropulsionflowprocessinsideandprovideservicesfordesigningperform

5、anceengineering．Keywords：ductedpropellerswithapaddle；CFDsimulation；experimentalverification应用已经有较多的报道。Kerwin等(1994)利用0引言粘流和势流耦合途径对工作于潜艇后面的组合式带前置定子导管桨是一种具有高效率、低噪推进器的设计和性能预报进行研究，其RANS技术声潜力的新型推进器。这种推进器包含多个组成主要应用在计算艇体和附体的粘性尾流场，而推部分，导管、定子和转子，各部分的相互作用强进器的性能分析仍是基于势流的面元法。

6、Taylor和烈，且流体粘性对其性能有较大的影响。这些复Kerwin(1998)把上面同样的技术途径应用到喷杂性给其性能分析带来了一定的难度，用一般螺水推进器的性能分析和设计上，粘流和势流耦合旋桨的势流分析方法(升力面，面元法)难以对途径实质上提供了一条解决非均匀进流的途径，其流动特点进行分析而获得推进器综合性能评估但其并不能考虑到叶片自身的粘流场。Chun等所必需的流场和水动力数据。随着计算流体力学(2002)利用全粘流的RANS方法对包含进口、定(CFD)技术和计算机性能的大幅提高，利用求解子、转子和导管的喷水系统进行

7、了流动分析。Kim雷诺平均NS方程的CFD技术来分析其周围流动和等(2003)用同样的途径分析了2套喷水系统方案性能应该将是比较理想的途径，这方面的工作和的性能。在他们的方法中运用多参考系和混合面收稿日期：2014—04—08作者简介：毛卫(1961一)，高级工程师，主要从事船舶工程方向研究。第6期毛卫：带前置定子导管桨流场数值分析及验证·93·的技术来考虑系统中的转动部件和静止部件间的求解过程不断迭代进行，以转子的推力变化作为相互作用，这一技术现已被广泛应用到喷水推进求解过程的收敛标准。求解过程中利用多重网格系统的性能分

8、析和设计中。喷水推进系统与带定技术，以加快收敛速度。子的导管螺旋桨最大的不同在于喷水推进系统仅1．2网格系统需要考虑到内流场，而带定子的导管螺旋还包含在数值模拟中，计算区域被划分为3个区域进外流场。Paterson等(1999)用RANS求解器行网格划分，分别是转子区域、定子区域、外围区CFDSHIP—