数据驱动的泵喷推进器转子优化设计 被引量：2

1

作者 何瑞轩 王新晶 +1 位作者 丁永乐 王鹏 《华中科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期30-37,共8页

针对当前泵喷推进器转子设计对设计经验依赖性强、设计周期长等问题,提出了数据驱动的泵喷推进器转子优化设计方法.以环量分布为设计变量、高精度数值流场为驱动数据,基于在线Kriging模型结合单目标智能优化算法寻找满足设计需求的转子... 针对当前泵喷推进器转子设计对设计经验依赖性强、设计周期长等问题,提出了数据驱动的泵喷推进器转子优化设计方法.以环量分布为设计变量、高精度数值流场为驱动数据,基于在线Kriging模型结合单目标智能优化算法寻找满足设计需求的转子.对于每种环量分布,基于轴流泵升力设计理论,采用预训练的Kriging模型预测剖面上叶栅的性能,并采用NSGA-Ⅲ多目标优化算法确定剖面参数.使用计算流体力学方法评估设计点的水动力性能,以此驱动优化算法寻优.结果表明:该方法能够在有限次数值仿真内完成泵喷推进器转子设计,在设计工况下具有最高敞水效率60.86%,自航效率达75.16%,设计效率高,结果合理可靠;参数化环量分布能够有效控制泵喷推进器性能,其与泵喷推进器的性能之间的关系具有多峰性,设计中采用优化算法有效. 展开更多

关键词 泵喷推进器 数据驱动 全局优化 轴流泵理论 计算流体力学

原文传递

不同叶顶间隙对泵喷推进器流噪声特性的影响 被引量：1

2

作者 李聪 金中坤 《应用声学》 北大核心 2025年第3期563-571,共9页

泵喷推进器叶顶间隙区域存在复杂的涡系结构,而叶顶间隙的大小会直接影响该处涡系分布,从而影响流场和流噪声特性。为揭示叶顶间隙大小对泵喷流场和流噪声的影响规律,本文基于分离涡模拟与Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)方程,研究了不... 泵喷推进器叶顶间隙区域存在复杂的涡系结构,而叶顶间隙的大小会直接影响该处涡系分布,从而影响流场和流噪声特性。为揭示叶顶间隙大小对泵喷流场和流噪声的影响规律,本文基于分离涡模拟与Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)方程,研究了不同叶顶间隙泵喷推进器的流场分布以及流噪声的频谱特征。远场流噪声数值计算通过两个步骤实现:首先,在包含所有声源的近场区域内,使用分离涡模拟方法计算流场信息;然后,使用基于可穿透面的FW-H方法计算远场噪声。结果表明,叶顶间隙增大,泵喷推进器推力系数和推进效率下降;改变叶顶间隙可以改变泵喷推进器流噪声在叶片通过频率处的声压级大小;随着叶顶间隙增大,流噪声总声级先减小后增大,与导管内压力脉动源级的变化规律相符合。 展开更多

关键词 分离涡模拟 叶顶间隙 泵喷推进器 流噪声 FW-H方程

在线阅读 下载PDF 职称材料

不同叶顶间隙对泵喷推进器性能的影响 被引量：19

3

作者 鹿麟 李强 高跃飞 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期110-114,共5页

基于均质多相流的RANS方程与分块网格技术,结合剪切应力SSTk-ω湍流模型,对E779A桨进行了非空化与空化数值模拟,数值计算结果与实验值符合较好,验证了数值计算方法的合理性与有效性.在此基础上,对不同叶顶间隙的泵喷推进器进行了非空化... 基于均质多相流的RANS方程与分块网格技术,结合剪切应力SSTk-ω湍流模型,对E779A桨进行了非空化与空化数值模拟,数值计算结果与实验值符合较好,验证了数值计算方法的合理性与有效性.在此基础上,对不同叶顶间隙的泵喷推进器进行了非空化与空化数值模拟计算,重点对叶顶间隙处流场进行了精细后处理.结果表明:未空化时,间隙尺寸越大,泵喷推进器整体效率值越低,最大间隙与最小间隙之间的效率降幅最大为8.62%,叶顶间隙尺寸直接对泵喷推进器的最优进速系数产生影响.当空化发生时,在最优进速系数下的推进器效率下降幅度最小;间隙尺寸越大,空化后的推进器整体效率越低;在较高转速下,较大间隙的空化面积在叶稍处有更为明显的激增量. 展开更多

关键词 泵喷推进器 叶顶间隙 动力推进系统 数值模拟 顶隙泄涡

原文传递

船舶与海洋工程计算流体力学的研究进展与应用 被引量：17

4

作者 周连第 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1998年第1期122-131,共10页

本文着重介绍中国船舶科学研究中心（ＣＳＳＲＣ）在ＣＦＤ方面所具备的能力。内容有：粘性流中水面舰船尾流场计算；实船雷诺数１０９量阶的舰船尾流场和水动力性能的数值预报；实效伴流场－船体与螺旋桨相互作用的数值预报；粘性流中... 本文着重介绍中国船舶科学研究中心（ＣＳＳＲＣ）在ＣＦＤ方面所具备的能力。内容有：粘性流中水面舰船尾流场计算；实船雷诺数１０９量阶的舰船尾流场和水动力性能的数值预报；实效伴流场－船体与螺旋桨相互作用的数值预报；粘性流中潜艇周围流场及尾流场研究；艇体与附体连接部位的流场精细结构研究；潜艇／鱼雷泵喷射推进器研究中的ＣＦＤ和螺旋桨粘性流场计算。 展开更多

关键词 计算流体力学 船舶流动 船体 海洋工程

在线阅读 下载PDF 职称材料

转子梢部带圆环并嵌入导管内壁凹槽的泵喷推进器水动力性能研究 被引量：4

5

作者 叶金铭 孙大鹏 +1 位作者 吴原润 张先锋 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期323-334,共12页

针对泵喷推进器梢部流动引起的梢隙空化和梢涡空化问题,本文设计了一种转子梢部带圆环并嵌入导管内壁凹槽的改进型泵喷推进器。基于RANS方程,结合SST k-ω湍流模型,采用分块网格技术,对水下航行体后的泵喷推进器模型进行数值模拟,来分... 针对泵喷推进器梢部流动引起的梢隙空化和梢涡空化问题,本文设计了一种转子梢部带圆环并嵌入导管内壁凹槽的改进型泵喷推进器。基于RANS方程,结合SST k-ω湍流模型,采用分块网格技术,对水下航行体后的泵喷推进器模型进行数值模拟,来分析梢部带圆环并嵌入导管内壁凹槽结构对梢隙空化与梢涡空化的控制效果以及对导管内壁脉动压力和泵喷推进性能的影响。结果显示,梢部带圆环并嵌入导管凹槽结构能明显增大转子梢部的压力以及梢涡涡核压力,减弱梢涡强度,避免梢隙空化的发生和推迟梢涡空化的发生,同时能有效降低导管内壁的脉动压力幅值,降低引起导管结构振动的激励源,并且对推进效率影响较小。该研究结果为泵喷推进器的减振降噪提供了新途径。 展开更多

关键词 梢部流动 梢隙空化 梢涡空化 转子梢部带圆环 泵喷推进器

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于沟槽结构的泵喷推进器导管脉动压力控制研究

6

作者 叶金铭 吴原润 +1 位作者 孙大鹏 邹笑宇 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期191-203,共13页

本文借鉴航空发动机中的压气机“处理机匣”技术,在泵喷推进器导管内壁开设一定数量的轴向沟槽结构,用于减弱泵喷推进器的梢涡,从而减小泵喷推进器导管内壁上的脉动压力。结合分离涡模拟(DES)方法和滑移网格方法对椭圆形水翼的梢涡流场... 本文借鉴航空发动机中的压气机“处理机匣”技术,在泵喷推进器导管内壁开设一定数量的轴向沟槽结构,用于减弱泵喷推进器的梢涡,从而减小泵喷推进器导管内壁上的脉动压力。结合分离涡模拟(DES)方法和滑移网格方法对椭圆形水翼的梢涡流场进行数值模拟,数值计算结果与试验值吻合度较高,验证了数值计算方法的可靠性与适用性。在此基础上,分别对有无沟槽结构的泵喷推进器进行数值模拟,对比分析沟槽结构对梢涡涡核压力、导管内壁脉动压力和水动力性能的影响。结果表明:沟槽结构可以显著增大梢涡涡核压力,并对导管内壁面上脉动压力幅值有明显的降低效果,且对水动力性能影响较小。 展开更多

关键词 泵喷推进器 沟槽结构 梢涡 脉动压力

在线阅读 下载PDF 职称材料

泵喷推进器水动力噪声的数值预报 被引量：19

7

作者 付建 宋振海 +1 位作者 王永生 靳栓宝 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期613-619,共7页

泵喷推进器由于其高航速时优异的噪声性能,在核潜艇上已得到广泛应用,对其水动力噪声数值计算方法进行研究具有重要意义。文中首先在利用CFD方法得到固体壁面脉动压力分布的基础上,基于边界元方法完成了静止固体壁面流噪声的计算,结合... 泵喷推进器由于其高航速时优异的噪声性能,在核潜艇上已得到广泛应用,对其水动力噪声数值计算方法进行研究具有重要意义。文中首先在利用CFD方法得到固体壁面脉动压力分布的基础上,基于边界元方法完成了静止固体壁面流噪声的计算,结合点源模型并借鉴扇声源理论完成了任意边界条件下旋转声源噪声的计算,并且噪声计算结果与试验值、文献值吻合较好;然后以某泵喷为对象分别计算了泵喷静止部件和旋转部件的水动力噪声,最后对二者声场进行叠加即得到泵喷总噪声。结果表明静止部件噪声宽带总声级在径向最高,旋转部件噪声则在轴向最高;在导叶通过频率及其谐频处,由于叶轮与导管内壁面相互作用区域脉动剧烈,使得导管成为径向测点处噪声的主要贡献者,导叶对总声场的贡献量很小。 展开更多

关键词 泵喷推进器 水动力噪声 点源模型 扇声源 边界元法 计算流体力学

在线阅读 下载PDF 职称材料

后置定子泵喷推进器噪声辐射特性分析 被引量：1

8

作者 杜通成 武建国 +2 位作者 韩光哲 张敏革 武天龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2185-2194,共10页

为了探究后置定子对泵喷推进器噪声的影响,本文利用杆-翼模型完成了噪声数值方法的验证,并基于分块结构性网格对研究模型进行了瞬态模拟。分析了后置定子对流场的影响,提取了模型周围若干监测点噪声数据,探究了其噪声辐射特性。结果表明... 为了探究后置定子对泵喷推进器噪声的影响,本文利用杆-翼模型完成了噪声数值方法的验证,并基于分块结构性网格对研究模型进行了瞬态模拟。分析了后置定子对流场的影响,提取了模型周围若干监测点噪声数据,探究了其噪声辐射特性。结果表明:定子叶片增大了转子尾流的轴向速度,提高了推进器的推进性能;定子叶片还能够平衡转子产生的压力涡旋,均匀尾流压力;从整体声场指向性分布来看,在轴向方向转子噪声占据主导影响,在小范围的径向方向导管噪声对整体噪声影响较大,定子噪声对整体噪声影响最小;随着距离增加,声场中的低压区指向性由前缘120°和240°向中部收缩,最终整体呈现“∞”型;在轴向方向低频段噪声衰减最快,并且随着距离的增加,衰减速度越来越快,在径向方向上,低频段噪声衰减速度变化并不明显。 展开更多

关键词 泵喷推进器 后置定子 瞬态模拟 杆-翼噪声 改进的延迟分离涡模型 FW-H方程 噪声辐射 噪声衰减

在线阅读 下载PDF 职称材料

后置定子泵喷推进器压力脉动特性分析 被引量：1

9

作者 杜通成 武建国 +2 位作者 张敏革 王昌强 王伟 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第3期62-68,共7页

基于改进的延迟分离涡模型对后置定子泵喷推进器瞬态流场进行数值模拟,所得推力计算值与试验值最大误差为4.68%,验证数值模拟的可靠性。分析泵喷推进器近流场压力脉动时频域特性,研究多工况下后置定子表面压力系数、声压脉动时均值的分... 基于改进的延迟分离涡模型对后置定子泵喷推进器瞬态流场进行数值模拟,所得推力计算值与试验值最大误差为4.68%,验证数值模拟的可靠性。分析泵喷推进器近流场压力脉动时频域特性,研究多工况下后置定子表面压力系数、声压脉动时均值的分布规律。结果表明,泵喷推进器内压力脉动主要受转子影响,脉动周期与转子旋转周期一致,频域峰值出现在低频段且均为转子叶片通过频率的整数倍;后置定子平衡转子扭矩的做功区集中在定子前缘,并沿弦向贡献逐渐降低,尾缘约1.8%定子弦长位置对平衡扭矩近乎无贡献;前缘是定子噪声的主要贡献源,在高进速系数下,尾缘表现为定子噪声的次要贡献源,随着进速系数的降低,尾缘对定子噪声贡献逐渐降低。 展开更多

关键词 泵喷推进器 压力脉动 改进的延迟分离涡模型 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

泵喷推进器沟槽梢涡控制效果及敞水性能研究 被引量：2

10

作者 孙大鹏 叶金铭 +2 位作者 邹笑宇 吴原润 史宝雍 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期538-545,共8页

为控制泵喷推进器梢隙流场,抑制梢涡空化,在导管内壁开设了一定数量的沟槽结构进行研究。本文基于分离涡模拟方法并结合高质量结构化网格对泵喷推进器的梢隙流场进行了数值计算,设计并开展了基于拖曳水池的泵喷推进器敞水性能试验,对比... 为控制泵喷推进器梢隙流场,抑制梢涡空化,在导管内壁开设了一定数量的沟槽结构进行研究。本文基于分离涡模拟方法并结合高质量结构化网格对泵喷推进器的梢隙流场进行了数值计算,设计并开展了基于拖曳水池的泵喷推进器敞水性能试验,对比分析了沟槽结构对梢涡形状、梢涡涡核压力和敞水性能的影响。研究表明:沟槽结构可以显著增大梢涡涡核压力,涡核相对压力时均值最少可提高36.57%,在转子尾缘后梢涡低压区域体积可以减少65.8%,能有效延迟梢涡空化,并且对泵喷推进器的水动力性能影响较小,在推进效率上还有一定的改善作用。 展开更多

关键词 泵喷推进器 梢隙流场 沟槽结构 分离涡模拟 结构网格 梢涡 空化 敞水性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

改进型泵喷推进器梢涡控制及敞水性能研究 被引量：3

11

作者 吴原润 叶金铭 +1 位作者 孙大鹏 邹笑宇 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第5期72-77,共6页

为解决泵喷推进器梢部流动引起的梢隙空化和梢涡空化问题,设计一种转子梢部带圆环并嵌入导管内壁凹槽的改进型泵喷推进器。基于RANS方法,结合SST k-ω湍流模型,采用分块网格技术,对泵喷推进器模型进行数值模拟,通过数值模拟结果分析梢... 为解决泵喷推进器梢部流动引起的梢隙空化和梢涡空化问题,设计一种转子梢部带圆环并嵌入导管内壁凹槽的改进型泵喷推进器。基于RANS方法,结合SST k-ω湍流模型,采用分块网格技术,对泵喷推进器模型进行数值模拟,通过数值模拟结果分析梢部带圆环并嵌入导管内壁凹槽结构对梢涡的控制效果以及泵喷推进敞水性能的影响。结果显示,梢部带圆环并嵌入导管内壁凹槽结构能明显抑制梢涡产生,升高转子梢部流场压力,推迟梢涡空化的发生,但敞水性能有所降低,推进效率降低最大有5.12%。 展开更多

关键词 泵喷推进器 转子梢部带环 梢涡 敞水性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

泵喷推进器抗空化性能分析 被引量：5

12

作者 张明宇 俞伟强 石钰 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2021年第1期50-55,共6页

为改善泵喷推进器抗空化性能以提高舰艇推进器空化初始航速,在验证所用方法可信性的基础上,运用三维反问题设计方法及计算流体力学方法对某排水型船进行泵喷推进器大样本优化设计。结果表明:泵喷推进器低压区的存在形式有3种,即大面积... 为改善泵喷推进器抗空化性能以提高舰艇推进器空化初始航速,在验证所用方法可信性的基础上,运用三维反问题设计方法及计算流体力学方法对某排水型船进行泵喷推进器大样本优化设计。结果表明:泵喷推进器低压区的存在形式有3种,即大面积存在、局部存在、在叶片导边和导管进口外壁面呈线状分布;从尺寸选型、叶片负载分布、毂径比、入流角4个方面进行优化设计后,泵喷推进器抗空化性能明显提高。所总结的优化设计方法同样适用于泵喷推进器及导管桨等类似结构推进器的抗空化性能改善。 展开更多

关键词 泵喷推进器 三维反问题设计方法 计算流体力学 抗空化

原文传递

单桨、导管桨和泵喷推进器的水动力性能和流场对比研究 被引量：5

13

作者 秦登辉 黄桥高 +2 位作者 潘光 韩鹏 李福正 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期52-65,共14页

单桨、导管桨和泵喷推进器是水下航行器常用的3种典型推进器。论文在某型前置定子式泵喷推进器模型的基础上建立了2种新的模型,分别为只包含转子的单桨模型和包含转子、导管的导管桨模型。基于分离涡模拟方法,对这3种模型的水动力性能... 单桨、导管桨和泵喷推进器是水下航行器常用的3种典型推进器。论文在某型前置定子式泵喷推进器模型的基础上建立了2种新的模型,分别为只包含转子的单桨模型和包含转子、导管的导管桨模型。基于分离涡模拟方法,对这3种模型的水动力性能、流场进行了对比研究。结果表明,相对于单桨和导管桨,泵喷推进器的水动力性能有明显提高。此外,前置定子对转子叶片上的非定常载荷有较大的影响,改变了其幅值和频率特性,而导管对转子叶片上的非定常载荷影响较小。单桨和导管桨转子叶片上激振力的特征频率是转子的通过频率,而泵喷推进器转子叶片上激振力的特征频率是定子的通过频率。论文的结论对水下航行器的推进器选型和水动力性能研究有一定的工程指导意义。 展开更多

关键词 分离涡模型 泵喷推进器 单桨 导管桨 非定常载荷

原文传递