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喷水推进器进口流道水动力性能分析

邱继涛 尹晓辉 王仁智

邱继涛, 尹晓辉, 王仁智. 喷水推进器进口流道水动力性能分析[J]. 中国舰船研究, 2022, 17(1): 11–17 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02269
引用本文: 邱继涛, 尹晓辉, 王仁智. 喷水推进器进口流道水动力性能分析[J]. 中国舰船研究, 2022, 17(1): 11–17 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02269
QIU J T, YIN X H, WANG R Z. Hydrodynamic performance analysis of waterjet propulsor inlet duct[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2022, 17(1): 11–17 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02269
Citation: QIU J T, YIN X H, WANG R Z. Hydrodynamic performance analysis of waterjet propulsor inlet duct[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2022, 17(1): 11–17 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02269

喷水推进器进口流道水动力性能分析

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02269
基金项目: 喷水推进技术重点实验室基金资助项目(6142223190106)
详细信息
    作者简介:

    邱继涛,男,硕士,1994年生,助理工程师

    尹晓辉,女,硕士,1980年生,研究员

    王仁智,男,硕士,1996年生,助理工程师

    通信作者:

    邱继涛

  • 中图分类号: U664.34; U661.1

Hydrodynamic performance analysis of waterjet propulsor inlet duct

知识共享许可协议
喷水推进器进口流道水动力性能分析邱继涛,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要:   目的  研究喷水推进器进口流道主参数对其性能的影响,为喷水推进器设计提供依据。  方法  基于STAR-CCM+商业软件,通过定常雷诺平均NS方程(RANS),数值模拟分析不同进速比(IVR)工况下喷水推进器进口流道轴线高度和进流角度对其水动力性能的影响,并根据国际拖曳水池会议(ITTC)的不确定度分析规程进行数值不确定度分析。采用六面体结构化网格对计算域进行离散,采用Realizable k-ε 两层湍流模型对控制方程进行封闭,离散格式为二阶。压力−速度耦合计算选用压力耦合方程组的半隐式算法(SIMPLE)。  结果  结果显示,数值的不确定度小于4%,表明所采用的网格收敛性良好,数值结果可靠。  结论  研究表明,当IVR =0.7~1.1时,进口流道效率较高;对于IVR较大的工况,应减小进流角;对于IVR较小的工况,则应适当增加轴线高度,以改善出口流动的不均匀度。
  • 图  1  进口流道几何参数定义

    Figure  1.  Definition of geometric parameters of inlet duct

    图  2  计算域模型

    Figure  2.  Computational domain model

    图  3  控制体进口与出口

    Figure  3.  The inlet and outlet of control body

    图  4  中纵剖面网格拓扑

    Figure  4.  The grid topology of mid-section

    图  5  船底不同站位处的速度剖面

    Figure  5.  Velocity profiles at different stations on the bottom

    图  6  不同轴线高度H下进口流道的水动力性能

    Figure  6.  Hydrodynamic performance of inlet duct at different H

    图  7  不同进流角进口下流道的水动力性能

    Figure  7.  Hydrodynamic performance of inlet duct at different α

    图  8  进口流道中剖面流线和压力云图(H=1.0Dα=27°)

    Figure  8.  Streamlines and pressure contours at middle profile of inlet duct(H=1.0Dα=27°)

    图  9  进口流道中剖面流线和压力云图(H=1.0Dα=33°)

    Figure  9.  Streamlines and pressure contours at middle profile of inlet duct(H=1.0Dα=33°)

    图  10  进口流道中剖面流线和压力云图(H=1.3Dα=33°)

    Figure  10.  Streamlines and pressure contours at middle profile of inlet duct(H=1.3Dα=33°)

    图  11  进口流道出口截面内的速度分布

    Figure  11.  The velocity profiles in the exit section of inlet duct

    表  1  网格主要参数

    Table  1.   The main parameters of grid

    网格进口流道网格尺度/mm壁面第1层网格高度/mm总网格数
    粗网格7.070.002 070×104
    中网格5.000.001 4198×104
    细网格3.540.001 0560×104
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    表  2  不确定度计算结果

    Table  2.   Uncertainty calculation results

    网格数值模拟结果数值不确定度/%
    η粗网格90.790.1
    中网格90.74
    细网格90.85
    ζ粗网格0.208 83.9
    中网格0.208 0
    细网格0.207 4
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-17
  • 修回日期:  2021-05-24
  • 网络出版日期:  2022-02-25
  • 刊出日期:  2022-03-02

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