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Hydrodynamic performance of distributed pump-jet propulsion system for underwater vehicle 被引量:1
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作者 吕晓军 周其斗 方斌 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2014年第4期523-530,共8页
A type of distributed pump-jet propulsion system (DPJP) is developed with two or four specially designed pump-jet pods located around the axisymmetric underwater vehicle body symmetrically. The flow field is numeric... A type of distributed pump-jet propulsion system (DPJP) is developed with two or four specially designed pump-jet pods located around the axisymmetric underwater vehicle body symmetrically. The flow field is numerically simulated by solving the RANS equations with the finite volume method. The computational method is validated by comparing the calculated hull resistances of the SUBOFF AFF-3 model and the open water performance of a ducted propeller with experimental data. The hydrodynamic performances of the DPJP with different axial or radial positions and numbers of pump-jet pods are obtained to analyze the interactions between the hull and the pump-jet pods. It is shown in the calculated results that the decrease of the distance between the pods and the hull leads to an increase both in the efficiency of the pods and the thrust deduction factor due to the effect of the stern wake. And, a negative thrust deduction factor can be obtained by locating the DPJP at the parallel middle body near the aftbody of the vehicle to improve the hydrodynamic performance of the DPJP. Besides, the increase of the number of pods will cause a remarkable decrease of the total propulsive efficiency of the DPJP with the pods mounted on the stern planes, while a small decline of the total propulsive efficiency of the DPJP is observed with the pods mounted on the parallel middle body. 展开更多
关键词 distributed pump-jet propulsion system (DPJP) hydrodynamic performance pump-jet pod self propulsion point under-water Vehicle
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Experimental and numerical investigation of the impacts of rotor tip-rake on excitation forces of pump-jet propulsors
2
作者 Xue-qin Ji Xiao-song Zhang +1 位作者 Chen-jun Yang Xiao-qian Dong 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2024年第1期142-157,共16页
The tip-clearance flow in a pump-jet propulsor exerts great impacts on the fluctuating pressures and resultant unsteady forces,which are important sources of structural vibrations and radiated noise underwater.The bla... The tip-clearance flow in a pump-jet propulsor exerts great impacts on the fluctuating pressures and resultant unsteady forces,which are important sources of structural vibrations and radiated noise underwater.The blade geometry close to the tip is an important factor determining the vortex strength in the tip-clearance flow.In the open-water condition,the effects of raking the rotor tips on the duct-surface fluctuating pressures and the resultant unsteady forces acting on different components of the propulsor are investigated via physical model experiments and the numerical solution of Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS)equations coupled with the SST k-ωturbulence model.The measured and simulated results of hydrodynamic pressures are consistent to each other,and the simulated flows help better understand why the fluctuating pressures change with the tip geometry.The strong fluctuations of duct-surface pressures are caused by intensive tip separation vortices.The duct-surface pressure fluctuations are effectively reduced by using the rake distribution near the tip towards blade back side and,for the combination of the five-bladed rotor and the seven-bladed stator,the resultant unsteady horizontal(and vertical)forces acting on the duct and stator are also reduced;while increasing rake leads to negative effect on pressure fluctuations and unsteady horizontal(and vertical)forces acting on all the components of the propulsor. 展开更多
关键词 pump-jet tip-clearance tip-rake fluctuating pressures excitation forces
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数据驱动在水下无人航行器泵喷推进器流场重构中的应用
3
作者 张永 范宇 +2 位作者 刘海光 刘志浩 刘宏杰 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第3期509-516,共8页
针对水下无人航行器泵喷推进器难以获取高保真流场信息的缺陷,利用数据驱动方法中的混合下采样跳跃连接/多尺度重构模型研究了后置定子泵喷推进器超分辨流场重构的准确性。该模型可利用偏置、权重的非线性分布建立低分辨率流场与超分辨... 针对水下无人航行器泵喷推进器难以获取高保真流场信息的缺陷,利用数据驱动方法中的混合下采样跳跃连接/多尺度重构模型研究了后置定子泵喷推进器超分辨流场重构的准确性。该模型可利用偏置、权重的非线性分布建立低分辨率流场与超分辨率流场之间的复杂关系。相比实验方法,所提方法存在成本低的优势,而相比数值仿真方法,存在效率高、精度高的优势。同时,结合变分贝叶斯理论分析了泵喷推进器超分辨重构的不确定性分布。研究结果表明:含有变分贝叶斯理论的混合数据驱动模型重构泵喷推进器准确性更高,较高的重构误差主要分布在轮毂区域及叶片旋转区域。该方法可将水下无人航行器泵喷推进器的低分辨流场提高256倍,较高不确定性区域主要分布在重构曲线的波峰处。 展开更多
关键词 泵喷推进器 数据驱动 流场重构 变分贝叶斯
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基于仿生锯齿结构的喷水推进泵流噪声特性研究 被引量:1
4
作者 叶曦 王献忠 +3 位作者 徐龙龙 黄为北 王维伟 何俊泽 《振动与冲击》 北大核心 2025年第16期66-73,共8页
以轴流式喷水推进泵作为研究对象,基于仿生原理对喷水推进泵叶轮叶片进行仿生降噪设计,并通过计算流体力学/计算气动声学混合计算方法对仿生设计前、后的喷水推进泵水动力和流噪声进行数值计算,对结果进行分析对比发现:叶轮尾缘仿生泵... 以轴流式喷水推进泵作为研究对象,基于仿生原理对喷水推进泵叶轮叶片进行仿生降噪设计,并通过计算流体力学/计算气动声学混合计算方法对仿生设计前、后的喷水推进泵水动力和流噪声进行数值计算,对结果进行分析对比发现:叶轮尾缘仿生泵的效率虽低于原型泵,但却具有较好的降噪效果,最多降低泵在25~4000 Hz内的流噪声总声压级为4.96 dB;最后,对原喷水推进泵和仿生泵的水动力和流噪声进行了试验测量,仿生泵在10~4000 Hz内试验流噪声总声压级比原型泵小3.84 dB,验证了仿生设计对喷水推进泵的实际降噪效果。 展开更多
关键词 喷水推进泵 流噪声 仿生降噪设计
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无轴泵喷推进器内流致噪声仿真计算
5
作者 刘厚林 郭成宇 +2 位作者 吴贤芳 谈明高 赵杨 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第2期109-115,共7页
基于Lighthill声比拟理论,采用混合数值模拟方法分析了流量变化对无轴泵喷推进器内流致噪声的声压级频域特性和总声压级等的影响及其与内流场的关系.研究结果表明:声压级主频均为轴频,并可见2倍轴频的谐频.小流量和设计流量下,主频处声... 基于Lighthill声比拟理论,采用混合数值模拟方法分析了流量变化对无轴泵喷推进器内流致噪声的声压级频域特性和总声压级等的影响及其与内流场的关系.研究结果表明:声压级主频均为轴频,并可见2倍轴频的谐频.小流量和设计流量下,主频处声压级幅值沿流向先下降后上升再下降,沿径向先上升后下降,并存在叶频及其倍频的谐频;大流量下,其沿流向下降,沿径向先下降后上升,未见叶频或其倍频的谐频分布.出口段靠近叶轮区域的主频处声压级幅值随流量增加上升,而远离该区域则先上升后下降;轴线附近区域的噪声逐渐增强.总声压级随流量增加而上升;流向上,总声压级逐渐降低,且在大流量下噪声衰减速度更为缓慢;径向上,总声压级最高值随着径向区域所在的流向距离增加而逐渐靠近轴线.影响不同流量下无轴泵喷推进器噪声分布的主要因素是出口段靠近叶轮区域的速度梯度和2个旋涡的大小和位置. 展开更多
关键词 无轴泵喷推进器 Lighthill声比拟理论 流致噪声 数值模拟
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喷针形状对可调式射流泵性能的影响
6
作者 张艳 陈云良 +1 位作者 赵慧 向伟宁 《流体机械》 北大核心 2025年第10期46-54,共9页
为改善可调式射流泵性能,将常规喷针头部的末端突起结构改为光滑圆弧连接的流线型结构,以减小喷针对工作流体的扰动。对常规喷针、流线型喷针的可调式射流泵,在不同喷嘴开度工况下进行数值模拟分析,研究喷针形状对其传能效率及内部流场... 为改善可调式射流泵性能,将常规喷针头部的末端突起结构改为光滑圆弧连接的流线型结构,以减小喷针对工作流体的扰动。对常规喷针、流线型喷针的可调式射流泵,在不同喷嘴开度工况下进行数值模拟分析,研究喷针形状对其传能效率及内部流场的影响。结果表明,相比于常规喷针,流线型喷针的喷嘴内流道平顺,能够较好地改善喷针、喷嘴过流条件,有助于射流传能;流线型喷针的可调式射流泵总体效率有所提升,在喷嘴开度为50.41%时,效率最大提高约2.5%,喷嘴相对水头损失可减少5.19%;流线型喷针能够较好地改善喷嘴内的压力分布,在喷嘴开度50.41%、流量比0.4工况下,保证最低负压计算值约为-89 kPa,避免喷嘴内压力过低、发生空化。研究结果可为可调式射流泵结构设计、性能改善提供参考和依据。 展开更多
关键词 可调式射流泵 喷针 喷嘴开度 数值模拟
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空化工况下喷水推进泵内涡结构的时空演化
7
作者 赵斌娟 宋英南 +2 位作者 黄忠富 付燕霞 陈汇龙 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第2期116-123,共8页
为揭示混流式喷水推进泵在空化工况下内部涡结构的演化情况,在空化数为0.142的工况下使用Ω涡识别方法对其内部涡结构进行识别和研究,在此基础上研究了空化对涡结构特征演化的影响,并分析了1个周期内涡量运输方程各项对涡结构演化的贡献... 为揭示混流式喷水推进泵在空化工况下内部涡结构的演化情况,在空化数为0.142的工况下使用Ω涡识别方法对其内部涡结构进行识别和研究,在此基础上研究了空化对涡结构特征演化的影响,并分析了1个周期内涡量运输方程各项对涡结构演化的贡献.结果表明:空化工况下,喷水推进泵内部流动复杂,极易产生旋涡,主要的涡结构有叶顶泄漏涡、次级泄漏涡、垂直空化涡和次级泄漏衍生涡;随着三角形空化的坍缩,进口附着涡的涡结构尺度增加,但叶顶泄漏涡因为空泡逐渐增大的缘故涡量逐渐减小;1个周期内,喷水推进泵内空泡尺度较大时,涡结构数量较多,但强度较小.空泡尺度较小时,涡结构尺度较小,强度较大;通过对涡量运输方程进行分解可以发现,拉伸扭曲项的分布与涡量分布具有极高的相似性,压缩膨胀项的量级最高,对垂直空化涡和脱落涡的变化较为敏感,斜压扭矩项在垂直空化涡的发生位置量级较高. 展开更多
关键词 喷水推进泵 空化工况 涡结构 Ω方法 涡量输运
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叶轮形式对旋喷泵水力特性的影响
8
作者 赵万勇 胡嘉俊 +1 位作者 王东伟 刘来 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第4期325-332,共8页
为了研究叶轮形式对旋喷泵性能的影响,以XP300-3型旋喷泵为研究对象,基于RNG k-ε模型对闭式、半开式、全开式3种形式叶轮进行定常与非定常数值模拟,研究分析不同叶轮形式对旋喷泵内、外特性以及动力学性能的影响.研究结果表明:闭式叶... 为了研究叶轮形式对旋喷泵性能的影响,以XP300-3型旋喷泵为研究对象,基于RNG k-ε模型对闭式、半开式、全开式3种形式叶轮进行定常与非定常数值模拟,研究分析不同叶轮形式对旋喷泵内、外特性以及动力学性能的影响.研究结果表明:闭式叶轮的扬程比其余2种叶轮高约11%,而全开式与半开式叶轮的扬程相近;从内部流场压力分布看,闭式叶轮高压区相比其余2种叶轮更广,其静压占比也更高;从内部流体湍动能分布来看,半开式与全开式叶轮在集流管壁面附近区域湍动能要明显高于闭式叶轮;而通过非定常计算观察3种叶轮发现,半开式叶轮运行稳定性较差,闭式与全开式叶轮均具有较好的运行稳定性.研究结果可为旋喷泵叶轮设计及水力优化提供一定参考. 展开更多
关键词 旋喷泵 叶轮 数值模拟 流场分析 结构优化
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喷管掺气对螺旋混流式推进泵推进性能的影响
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作者 韩伟 贺春沛 +2 位作者 李仁年 徐梓添 张钰昆 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第9期1793-1800,共8页
为提高喷水推进器的推进性能,本文将气体射流应用于螺旋混流泵喷管中,研究喷管掺气对推进性能的影响。采用混合模型分别对不同掺气长度、掺气深度、掺气量进行数值模拟,设计响应面试验并运用多目标规划寻找最优掺气模型,对比优化后模型... 为提高喷水推进器的推进性能,本文将气体射流应用于螺旋混流泵喷管中,研究喷管掺气对推进性能的影响。采用混合模型分别对不同掺气长度、掺气深度、掺气量进行数值模拟,设计响应面试验并运用多目标规划寻找最优掺气模型,对比优化后模型与原始模型内流场。结果表明:螺旋混流泵加入气体射流后可以大幅增加推力,但会降低系统效率;在其他掺气参数不变的情况下,推力与掺气长度、掺气量成正相关,与掺气深度成负相关;以推力为目标进行优化,相比不掺气模型推力提升了1.75倍;以推力和效率为目标进行多目标优化,推力相比不掺气模型提升了1.61倍,效率相较于只优化推力时提升了2.9%;掺气后液体流道面积减小,喷管进出口压差变大,流速增加导致推力增大。 展开更多
关键词 螺旋混流泵 气体射流 推进性能 响应面分析 多目标规划 内流场 涡特性 Ω准则
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青石峁气田致密高含水气藏射流排采工艺优化
10
作者 李万钟 张振宇 +2 位作者 徐建宁 赵峥延 韩芸 《石油机械》 北大核心 2025年第8期109-115,共7页
为解决青石峁气田致密高含水气藏射流排采工艺效果不佳的问题,探索优化致密高含水气藏射流排采工艺至关重要。基于青石峁气田气井的总体生产特征与井况参数,考虑水与天然气2种不同相态动力介质作用下射流排采工艺的技术特点,结合数值分... 为解决青石峁气田致密高含水气藏射流排采工艺效果不佳的问题,探索优化致密高含水气藏射流排采工艺至关重要。基于青石峁气田气井的总体生产特征与井况参数,考虑水与天然气2种不同相态动力介质作用下射流排采工艺的技术特点,结合数值分析与试验,分析了射流泵的内部流场;以李x井为试验对象,分析了2种射流排采工艺的工艺特性,优化了针对致密高含水气藏的射流排采工艺。研究结果表明:液气交替射流排采工艺采用短时交替作业,结合了液动力(水)射流排采工艺携液能力强的优势,使气井快速复产,同时结合了气动力(天然气)射流排采工艺在气井生产中不受液柱回压影响的优势,使复产后气井可直接转为自喷生产;液气交替射流排采工艺相对于液动力射流排采工艺可将采气量提高20%,相对于气动力射流排采工艺可将排液量提高116%、综合成本降低32%。研究结果可为致密高含水气藏的射流排采工艺优化提供试验依据和理论参考。 展开更多
关键词 青石峁气田 致密高含水气藏 射流排水采气 工艺优化 数值分析
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应用射流旋涡发生器抑制喷水推进器进流畸变和压力脉动
11
作者 陈榴 马向前 +1 位作者 高蒙泽 戴韧 《热能动力工程》 北大核心 2025年第9期38-47,共10页
针对某型喷水推进器的进水流道的斜背区域,设计了双孔射流旋涡发生器(VGJ),以抑制低进速比(IVR≤0.7)工况下边界层流动分离。采用SST k-ω湍流模型对不同进速比下的喷水推进泵内部流动进行数值模拟,对比分析了VGJ控制推进泵进流的畸变... 针对某型喷水推进器的进水流道的斜背区域,设计了双孔射流旋涡发生器(VGJ),以抑制低进速比(IVR≤0.7)工况下边界层流动分离。采用SST k-ω湍流模型对不同进速比下的喷水推进泵内部流动进行数值模拟,对比分析了VGJ控制推进泵进流的畸变程度以及对泵内压力脉动频谱特性的影响。结果表明:在IVR=0.5工况下,VGJ显著降低了进水流道的出流畸变,使喷水推进器推力和推进效率分别提升了22.61%和21.88%;进流畸变引发的轴频压力脉动幅值比叶频脉动高90%,且导叶内压力脉动幅值沿叶轮周向呈现方向性分布,经VGJ控制后,压力脉动幅值下降了1/3;VGJ可有效抑制推进泵进流畸变,改善推进泵水力性能,降低泵内流体的压力脉动,表明该技术在喷水推进器的减振降噪方面具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 进流畸变 喷水推进泵 射流旋涡发生器 主动流动控制 压力脉动
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用于双层管井下水力举升的双喷嘴射流泵冲蚀磨损特性研究
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作者 唐洋 徐嘉庆 +2 位作者 张吴镝 熊浩宇 王国荣 《表面技术》 北大核心 2025年第1期120-131,共12页
目的研究双喷嘴射流泵在井下水力举升过程中的冲蚀磨损特性,探究影响冲蚀磨损特性的因素及其规律。方法结合固液两相流的冲蚀模型和计算流体力学(CFD)方法对射流泵泵芯在流场中的冲蚀磨损行为进行模拟,预测易发生冲蚀磨损的区域,并通过... 目的研究双喷嘴射流泵在井下水力举升过程中的冲蚀磨损特性,探究影响冲蚀磨损特性的因素及其规律。方法结合固液两相流的冲蚀模型和计算流体力学(CFD)方法对射流泵泵芯在流场中的冲蚀磨损行为进行模拟,预测易发生冲蚀磨损的区域,并通过实验验证,进一步探究颗粒直径、质量流量、动力液流量等参数对泵芯冲蚀特性的影响规律。结果射流泵泵芯的易冲蚀区域为喉管入口内壁面、喉管出口内壁面、扩散管入口附近内壁面等3个位置,通过实验验证了仿真模型的准确性。在控制单因素变量条件下,粒径从0.05 mm增大到1.1 mm时,喉管入口锥面冲蚀位置由闭合圆环状变为三角状,扩散管入口处冲蚀区域面积逐渐减小。质量流量从0.005 kg/s增至0.01 kg/s时,易冲蚀区域最大冲蚀率和冲蚀面积随之增大,喉管入口锥面的最大冲蚀率增大了2倍,喉管-扩散管的最大冲蚀率增大了1.93倍。动力液流量从11 L/s增至15 L/s时,易冲蚀区域的最大冲蚀率随之增大,喉管入口锥面的最大冲蚀率增大了14.2倍,喉管-扩散管的最大冲蚀率增大了1.3倍。结论对最大冲蚀率的数值和增长倍数进行综合分析发现,动力液流量是冲蚀率增长的主要驱动因素,该研究能够为双喷嘴射流泵的设计和应用提供参考。 展开更多
关键词 水力举升 双喷嘴 射流泵 固液两相流 冲蚀磨损 冲蚀率 数值模拟 实验验证
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高含水气藏射流泵工艺参数优化
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作者 周舰 毛良杰 +2 位作者 赵润冬 谷长雄 周翔 《机械设计与研究》 北大核心 2025年第5期133-138,144,共7页
高含水气藏通常面临着气井产量下降、采收率低的问题,而射流泵排采工艺具有排液排砂能力强、工艺稳定性好、免修期长的优点,因此其是高含水气藏较为可靠的强排水采气技术。通过对射流泵的设计参数进行优化,可以显著改善射流泵的气液携... 高含水气藏通常面临着气井产量下降、采收率低的问题,而射流泵排采工艺具有排液排砂能力强、工艺稳定性好、免修期长的优点,因此其是高含水气藏较为可靠的强排水采气技术。通过对射流泵的设计参数进行优化,可以显著改善射流泵的气液携带能力和抗气蚀性能进而提高射流泵的效率,进一步支撑高含水气藏的高效开发。在多相流模型的基础上利用FLUENT软件对射流泵内部流场进行仿真建模,数值模拟分析三种不同的排水采气工况下射流泵内部流速和压力的分布,探究不同扩散管角度及喷喉距对射流泵效率的影响,并结合现场实际开展射流泵工艺参数优化研究。研究结果表明:大流量比下,增大扩散管角度较于平直喉管的射流泵泵内轴心速度场更稳定,其最大轴心速度的利用率更高、能耗程度更低;在小喷喉距情况下,适当提高喷喉距能有效提高效率;射流泵的喷喉距为1.9倍喷嘴尺寸,扩散管角度为4°时射流泵效率最高,可将能量利用率提高10.2%。研究成果可对高含水气藏射流泵的现场应用和后续优化提供重要的理论支持。 展开更多
关键词 射流泵 流场模拟 高含水气藏 扩散管角度 喷喉距
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不同湍流模型对环形射流泵流场模拟的影响 被引量:2
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作者 向伟宁 陈云良 +1 位作者 熊顺 张艳 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期113-118,125,共7页
为准确反映环形射流泵吸入室内流体剧烈的动量交换对流场的影响,将RNG k-ε(RNG)、Realizable k-ε(RKE)、RSM、Standard k-ω(SKW)、SST k-ω(SST)这5种湍流模型和3种壁面处理方法进行组合对比计算,并开展水力实验进行验证。结果表明:... 为准确反映环形射流泵吸入室内流体剧烈的动量交换对流场的影响,将RNG k-ε(RNG)、Realizable k-ε(RKE)、RSM、Standard k-ω(SKW)、SST k-ω(SST)这5种湍流模型和3种壁面处理方法进行组合对比计算,并开展水力实验进行验证。结果表明:不同壁面函数对环形射流泵性能和壁面压力系数的计算影响很小;相较于RNG、SKW、SST,RKE模型或RSM模型结合可扩展壁面函数(ScWF)的计算结果与实测更吻合。对比模拟流场发现:低流量比工况下不同湍流模型性能预测结果与模拟的回流区分布范围相关,模拟出来的回流区范围越大,预测的环形射流泵性能越低。基于熵产理论分析认为,环形射流泵的能量损失主要源于分布在壁面和混合剪切层的湍动熵产,高流量比工况下RSM模型计算得到的湍动熵产率偏高,是其预测性能低于RKE模型的主要原因。 展开更多
关键词 环形射流泵 湍流模型 性能 回流区 熵产理论
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间隙动态变化下泵喷推进器非定常力数值分析
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作者 李辉耀 何景异 +3 位作者 赵威 饶志强 张振果 华宏星 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第4期70-79,共10页
[目的]旨在研究转子间隙动态变化对泵喷推进器非定常力的影响。[方法]采用重叠网格,构建SUBOFF潜艇带泵喷推进器的数值计算模型,并结合SSTk-ω湍流模型,针对转子垂向振动的频率靠近转子叶频的工况进行数值计算。[结果]结果显示,间隙的... [目的]旨在研究转子间隙动态变化对泵喷推进器非定常力的影响。[方法]采用重叠网格,构建SUBOFF潜艇带泵喷推进器的数值计算模型,并结合SSTk-ω湍流模型,针对转子垂向振动的频率靠近转子叶频的工况进行数值计算。[结果]结果显示,间隙的动态变化引起了转子和导管三向激励力频率和幅值的显著变化,且转子和导管的垂向激励力在三向激励力中占优;而转子和导管表面的脉动激励会在新的分支频率处出现峰值。[结论]由柔性隔振系统导致的转子间隙动态变化对泵喷推进器的激励源特性有重要影响,所做研究对柔性隔振系统与泵喷推进器之间的匹配设计具有指导意义。 展开更多
关键词 船舶推进 泵喷推进器 柔性隔振 间隙流动 非定常力 重叠网格
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基于能量法的泵喷推进系统模态水动力阻尼特性研究
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作者 师帅康 何景异 +2 位作者 黄修长 汤王豪 华宏星 《振动与冲击》 北大核心 2025年第19期57-65,共9页
为合理地预测非定常力作用下泵喷推进系统的结构响应,流固耦合效应所产生的水动力阻尼不可忽略。不同模态的水动力阻尼量级决定了该模态对系统响应的贡献。针对泵喷推进系统的多模态水动力阻尼问题,首先基于计算流体动力学(computationa... 为合理地预测非定常力作用下泵喷推进系统的结构响应,流固耦合效应所产生的水动力阻尼不可忽略。不同模态的水动力阻尼量级决定了该模态对系统响应的贡献。针对泵喷推进系统的多模态水动力阻尼问题,首先基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)和耦合有限法(finite element method,FEM),采用能量法对螺旋桨水动力阻尼特性展开数值研究。结果表明,能量法适用于水下叶轮机械水动力阻尼的研究,满足工程分析的需要。随后,基于能量法对简化泵喷推进系统多模态水动力阻尼特性展开数值研究,从非定常力做功的角度揭示影响水动力阻尼大小的主导因素。结果表明:转子主导的模态水动力阻尼较轴系主导模态的水动力阻尼高,转子轴系耦合模态水动力阻尼幅值大小则不固定,其主要取决于耦合系统中转子的振型及固有频率的大小;导管振动主导的模态水动力阻尼远高于定子振动带动导管运动的模态。水动力阻尼具有明显的模态依赖性,不同模态阻尼比幅值差距大,非定常力做功的影响显著高于固有频率。 展开更多
关键词 泵喷推进器 能量法 水动力阻尼 结构模态
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基于POD和PSO-RBFNN的泵喷推进器尾部流场快速预测方法
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作者 郭荣 罗鑫 +1 位作者 韩伟 李仁年 《振动与冲击》 北大核心 2025年第22期9-18,共10页
针对航行条件下泵喷推进器尾部流场预测计算规模大、分析耗时且成本高的问题,基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)和经过粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法改进的径向基神经网络(radial basis functi... 针对航行条件下泵喷推进器尾部流场预测计算规模大、分析耗时且成本高的问题,基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)和经过粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法改进的径向基神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)方法构建快速预测模型(PSO-RBFNN)。采用中心复合设计(central composite design,CCD)方法对几何参数设计空间随机抽样,然后利用POD方法将高维流场数据映射到低维基模态空间,使用PSO-RBFNN建立几何参数到基模态系数的多层神经网络模型,实现尾部流场的快速预测。结果表明:经PSO优化的RBFNN模型具有更加优异的回归性能,构建的POD和PSO-RBFNN相结合混合模型可以实现泵喷推进器尾部流场分布特征快速准确预测,相对误差在8.0%以内;轴心速度呈现出先增后减并逐渐衰减为0的过程,POD&PSO-RBFNN混合模型能够准确预测这一动态特征。 展开更多
关键词 泵喷推进器 尾部喷流 本征正交分解(POD) 粒子群优化(PSO)算法 径向基神经网络(RBFNN)
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结构参数对泵喷推进潜艇水力与声学性能的影响
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作者 郭荣 李舟睿 +2 位作者 张人会 王乾年 罗鑫 《航空动力学报》 北大核心 2025年第6期318-329,共12页
为研究结构参数对巡航状态下泵喷推进潜艇水力性能和声学性能的影响,采用分离涡模型(DES)进行全流域非定常数值计算,输出流场脉动信息作为声源,运用声学有限元方法(FEM)预测流动噪声。在水槽试验台进行试验研究,采集噪声与推力信息,并... 为研究结构参数对巡航状态下泵喷推进潜艇水力性能和声学性能的影响,采用分离涡模型(DES)进行全流域非定常数值计算,输出流场脉动信息作为声源,运用声学有限元方法(FEM)预测流动噪声。在水槽试验台进行试验研究,采集噪声与推力信息,并对数值计算的结果进行验证。结果表明:较少的叶轮叶片数、导叶叶片数和较小的喷管进出口面积比有利于泵喷内部流动状况改善;泵喷总推力随叶轮叶片数或导叶叶片数的增加而降低、随喷管进出口面积比的增加而上升,敞水效率均随3种结构参数的增加而降低;叶轮叶片数增加引起各类流动噪声均呈现整体上升趋势,而导叶叶片数和喷管进出口面积比增加对不同噪声的影响规律各有不同;结构参数改变时,各类流动噪声的指向性分布规律基本一致。 展开更多
关键词 泵喷推进潜艇 结构参数 水力性能 声学性能 喷流
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大间隙泵喷推进器梢隙流动及水动力性能研究
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作者 戎智 唐登海 刘登成 《船舶力学》 北大核心 2025年第7期1013-1022,共10页
梢隙流动是存在于泵喷推进器转子叶梢与导管内壁之间的复杂流动,叶梢间隙尺寸对梢隙流动及泵喷推进器性能有显著影响,以往针对梢隙流动的研究,其模型尺度下的间隙尺寸大多都小于4 mm。本文基于大涡模拟方法对间隙大小为1 mm和16 mm的泵... 梢隙流动是存在于泵喷推进器转子叶梢与导管内壁之间的复杂流动,叶梢间隙尺寸对梢隙流动及泵喷推进器性能有显著影响,以往针对梢隙流动的研究,其模型尺度下的间隙尺寸大多都小于4 mm。本文基于大涡模拟方法对间隙大小为1 mm和16 mm的泵喷推进器梢隙流动进行了数值模拟,重点分析了大间隙泵喷推进器梢隙流动的特征,及其对空泡起始性能、水动力性能以及导管脉动压力的影响。结果表明:与小间隙相比,大间隙泵喷推进器梢部分离涡的产生位置更靠近转子叶片的导边,梢部的分离涡与梢泄涡交汇位置更靠近转子叶片的随边;艇后泵喷推进器效率下降明显,降低了约10%;梢泄涡涡量与环量更大,梢泄涡空泡起始更早;导管脉动压力显著降低,约为小间隙的20%。因此,泵喷推进器的设计应该综合权衡考虑以上性能,寻求最佳的间隙大小。 展开更多
关键词 大涡模拟 梢隙流动 泵喷推进器 水动力性能
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泵喷定子襟翼作动抑制转子非定常力试验研究
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作者 汤王豪 许俊杰 黄修长 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第5期69-79,共11页
[目的]泵喷转子非定常力的水平直接影响艇体的振动与噪声水平,为此,采用主动流动控制实现对转子非定常力的抑制。[方法]将主动作动襟翼引入泵喷定子结构,利用襟翼作动产生二次流并与内流耦合来调控定-转子干扰流动,进而抑制转子非定常... [目的]泵喷转子非定常力的水平直接影响艇体的振动与噪声水平,为此,采用主动流动控制实现对转子非定常力的抑制。[方法]将主动作动襟翼引入泵喷定子结构,利用襟翼作动产生二次流并与内流耦合来调控定-转子干扰流动,进而抑制转子非定常力。设计一种带有主动作动定子襟翼的泵喷推进器,在大型循环水槽中对具有前置定子襟翼的SUBOFF全附体艇后泵喷推进器开展转子纵向非定常力控制试验,并针对控制参数的作用规律和控制效果进行分析。[结果]试验结果显示,在6,8,10kn自航工况下,襟翼作动对叶频的控制使转子非定常力在转子叶频处下降了至少16dB;在6kn自航工况下,襟翼作动对轴频或二阶叶频的控制效果也不低于7dB;最优相位和最优摆动幅值的变化规律与数值预报结果吻合。[结论]研究表明,定子襟翼作动能够显著抑制转子非定常力频谱中的特征线谱,可为泵喷非定常力的线谱控制提供一种新的流动控制方法。 展开更多
关键词 泵喷 非定常力 襟翼作动 循环水槽 流动控制
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