斜流式噴水推進泵旋轉失速及流固耦合研究.pdf

1、隨著噴水推進及噴水推進制造技術的發(fā)展，采用噴水推進器作為船舶動力的船只越來越多。斜流式噴水推進器具有壓頭高，流量大，空化性能好等優(yōu)點，被認為是高速兩棲車輛的理想噴水形式。但是斜流泵在小流量下會出現失速現象，泵在失速工況下運行會產生振動與噪聲，且葉片與粘性流場的相互作用不僅會激發(fā)葉片的振動，嚴重時會導致其疲勞斷裂。因此，斜流泵旋轉失速的研究及流固耦合分析在流體機械領域具有極其重要的意義。
　　 本文采用數值模擬的方法對斜流式噴水推

2、進泵進行旋轉失速及流固耦合研究，研究工作和主要結論有:
　　 1、運用Pro/E及ICEM-CFD軟件對斜流式噴水推進泵進行三維造型及網格劃分，對網格概念及網格分類進行了介紹，并對模型泵進行網格無關性驗證，確定了合理的數值計算網格。
　　 2、采用CFX軟件對斜流式噴水推進泵內部流場進行定常計算。研究發(fā)現，在0.65QBEP～0.68QBEP工況下發(fā)現正斜率流量—揚程曲線，其主要原因為當流量為0.68QBEP時，葉輪出口

3、有效直徑降低造成揚程下降，隨著流量繼續(xù)減小，內部流態(tài)從斜流式轉變?yōu)殡x心式又引起揚程上升，兩者共同作用造成正斜率性能曲線發(fā)生。輪緣間隙的泄漏對性能曲線有影響，但是正斜率性能曲線的存在并不完全取決于輪緣間隙泄漏。由于逆向的壓力梯度而造成導葉內部的回流是引起正斜率性能曲線的主要原因。
　　 3、在定常計算的基礎上對模型泵進行非定常計算。研究發(fā)現，失速區(qū)沿圓周方向傳播，其方向與葉輪旋轉方向相反，傳播速度約為葉輪轉速的16.7％。失速工況

4、下各監(jiān)測點的壓力脈動比非失速工況下要劇烈，導葉進口及內部的軸頻在失速工況下相比于設計工況下有了較大的提升，且導葉內部軸頻的上升比導葉進口處更大。
　　 4、應用ANSYSWorkbench軟件，運用流固耦合方法對斜流式噴水推進泵葉輪和導葉在空氣中、不同工況定常計算下以及失速工況非定常計算下進行結構動力性能分析。研究發(fā)現，葉輪轉子在空氣中的激振頻率低于固有頻率，不會發(fā)生共振，導葉在空氣中的振動變形的最大值均發(fā)生在導葉殼體上。葉輪轉