流场控制体对喷水推进器性能预报影响的研究.pdf

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1、第14卷第10期2010年10月船舶力学JoumalofShipMechanicsV01．14No．10Oct．2010文章编号：l007—7294(2010)10一1117—05流场控制体对喷水推进器性能预报影响的研究刘承江8，王永生8，张志宏b，刘巨斌b(1海军工程大学a．船舶与动力学院．b．理学院，武汉430033)摘要：为准确预报喷水推进器设计工况与非设计工况的水动力性能，采用CFD方法对喷水推进器性能预报所需流场控制体进行了研究。在验证计算方法和数值模型可信的基础上，通过对比不同流场控制体的计算结果，分析了流场控制体对喷水推进器性能预报的影响。首先，确定了设计工况下

2、流场控制体的大小；然后，对非设计工况下流场控制体的选取进行了分析讨论。结果表明，非设计工况下流场控制体的大小对喷水推进器性能预报的影响比设计工况大，而且非设计工况下所需流场控制体要大于设计工况时的情况。关键词：船舶；喷水推进；流场控制体；计算流体力学(CFD)中图分类号：U664．34文献标识码：AResearchoneffectofdif!f．erentnowcontrolvohJmeonwaterjetperflormancepredictionUUCkn鼍一t锨ga，WANGYong_sknga，zHANGZK—h唱h，LlUJ1卜b静(a．CoUegeofNavalA

3、rchitectureandPawer；b．CollegeofScience，NavalUniver$ity0fEn矛neering，WuIl粕430033，China)Abstmct：Inordertopredictthepe而啪肌ceofwateljetexacdyatdesignando肛des洒workcondition8，theresearchontheeⅡ．ectofnowcontrolvolumewasconductedbvtheCFDmethod．Basedonthecred—itablemethodandnumericalmodel，theef艳ctofno

4、wcontrolvolumeonwate—etperfbmancewasanalyzedbycomparingsimulationresultsofdif玷rentnowcontrolvolume8．FillStly，thenowcontmlvolumeforde．si印workconditionw鸽confirmed，aJldthentheallalysisanddiscussionofnowcontrolvolumeforo肛de-signconditionswerepmcessed．Theresultsshowthatthee妇'ectofnowcontrolvolum

5、eondesi印workcon—ditionpe—．omlanceisbiggerthaIlthatonof!f—desi两conditionsperfonnance，andnowcontrolVolumefordesignworkconditionisbiggerthanthatofo雎desigIlconditions．Key、—，ords：ship；waterjet；nowcontrolvolume；ComputationalnuidDynamics(CFD)1引言目前，采用CFD方法对喷水推进器进行水动力性能预报的研究已较为成熟。这些研究对深入分析喷水推进器内部流动情

6、况、改进设计、弥补试验研究的不足，起到非常重要的作用【湖。甚至有些研究机构已经将这种数值计算研究置于与试验研究同等重要的地位M。为准确预报和计算喷水推进器水收稿日期：2009—09一04修回日期：2010一07—07基金项目：国防“十一·五”预研项目资助作者简介：刘承江(198l一)。男，博士，海军工程大学讲师。1l18船舶力学第14卷第10期动力性能，建立正确的数值模型是非常重要的。其中，流场计算区域(即流场控制体)因影响到喷水推进器的进流条件，所以其选取将会直接影响预报的精度。对此，本文对设计工况和非设计工况下喷水推进器水动力性能预报所需流场控制体进行了研究。在验证计算方

7、法和数值模型可信的基础上，通过对比不同流场控制体的计算结果，分析了流场控制体对喷水推进器性能预报的影响，最后确定了所需流场控制体的大小。2数值计算模型喷水推进器结构如图1所示。考虑到来流受航速、压力及进水口对船底边界层等因素的影响，在进水流道下方设置一个较大区域模拟船底水流场，共同组成喷水推进器数值计算区域(即流场控制体，图2)。整个流场计算区域分成两个部分：进水流道与船底水作为一个区域，喷水推进器泵本体(包括叶轮和导叶体)和喷口作为一个区域。喷水推进器各部件均采用六面体结构化网格进行划分，并对进水流道