一种喷水推进器启动过程的自吸性能预测方法技术

本发明专利技术涉及一种喷水推进器启动过程的自吸性能预测方法，属于船舶工业和流体机械技术领域，特别是属于喷水推进领域。本发明专利技术基于流体力学基本方程，通过建立喷水推进器几何模型，同时建立相应的流场区域，对喷水推进器进水流道、喷口和车底水域模型进行网格划分，并检查网格无关性，然后进行预测参数设置，最后输出不同水线高度或者不同启动时间条件下喷水推进器流场信息，能够得出喷水推进器正常启动的最低水线高度。本发明专利技术能揭示喷水推进器启动过程中气、汽和液三相的演变规律，预测喷水推进器正常启动的最低水线高度，为喷水推进器启动提供参考，节省实验的成本和时间。节省实验的成本和时间。节省实验的成本和时间。

【技术实现步骤摘要】
一种喷水推进器启动过程的自吸性能预测方法


[0001]本专利技术涉及一种喷水推进器启动过程的自吸性能预测方法，属于船舶工业和流体机械技 术领域，特别是属于喷水推进领域。

技术介绍

[0002]喷水推进器是一种由进水流道、推进泵、喷口等过流部件组成的推进装置，利用喷出高 速水流的反作用力产生推力，具有推进效率高、抗空泡性能强、振动噪声低和传动机构简单 等优点，被广泛应用于船舶、两栖车辆和水下机器人。目前，基于设计工况对喷水推进器设 计方法、推进性能和优化设计等方面的研究已较为成熟，而关于喷水推进器启动过程中的水 动力性能以及自吸性能的案例较少。
[0003]两栖车辆是一种采用喷水推进装置且兼顾陆上和水上航行的特殊车辆，在两栖车辆由陆 地驶向水面的过程中，涉及到喷水推进器的启动过程，但是由于两栖车辆在浅滩地带的吃水 较小，无法保证启动过程中喷水推进器内部充满水流，需要通过推进泵的旋转将水流由车底 抽吸至充满流道并排出气体，同时喷水推进器内部也可能发生空化现象，也就意味着，在启 动过程中流道内是气
‑
汽<br/>‑
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷水推进器启动过程的自吸性能预测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：喷水推进器模型包括进水流道、叶轮、导叶和喷口，还包括车底水域；根据流量、扬程参数生成喷水推进泵的叶轮和导叶模型，用三维建模软件生成喷水推进器进水流道、喷口和车底水域模型，最终实现喷水推进器模型的建立；步骤二：将步骤一的喷水推进器进水流道、喷口和车底水域模型进行结构化网格划分，划分网格是为了离散流动的区域，将步骤一得到的喷水推进泵的叶轮和导叶模型导入涡轮叶栅通道网格划分软件完成对叶轮和导叶区域的结构化网格划分，最终实现喷水推进器模型网格划分；步骤三：在步骤一和二的喷水推进器模型和网格中，建立计算流体力学模型如下：流体力学模型如下：式中，ρ为密度；t为时间；i、j＝1、2、3；u
i
、u
j
为速度分量；x
i
、x
j
为坐标分量；p为压力；μ
l
、μ
t
分别为层流粘性系数和湍流粘性系数；步骤四：剪切应力传输SSTk
‑
ω湍流模型(k为湍动能，ω为湍流频率)集合k
‑
ε模型(ε为湍动能耗散)和k
‑
ω模型的优点，在近壁区域采用k
‑
ω模型，湍流耗散率小，收敛性好；在湍流充分发展区域采用k
‑
ε模型，计算效率高，对复杂流场的适应性更好；湍动能k方程和湍流频率ω方程分别为：频率ω方程分别为：式中，P
k
为湍流生成项；D
k
为湍流耗散项；σ
k
、σ
ω2
分别为湍动能和湍流频率的普朗特数；F1为混合函数；S为剪切应变率；C
ω
、β
ω
为常数，β
ω
＝0.075；喷水推进器是旋转叶轮机械，由于叶轮的高速旋转，导致推进器内部具有强烈的旋转曲率效应，为了更好的预测喷水推进器内部的流动现象，在SSTk
‑
ω湍流模型的基础上进行旋转曲率修正，得到SST
‑
CC湍流模型，表达式如下：
P
′
k
＝P
k
f
r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)(7)(7)(7)(7)(7)(7)S2＝2S
ij
S
ij
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)Ω2＝2Ω
ij
Ω
ij
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(16)D2＝max(S2,0.09ω2)
ꢀꢀꢀꢀ
(17)式中，P
′
k
为修正的湍流生成项；f
r
为湍流生成项动态修正系数，取值范围为0～1.25；为原始动态修正系数；f
rotation
为旋转强度函数；C
r1
、C
r2
和C
r3
为模型常数，分别取值为1.0、2.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泰然，张富毅，鲁航，黄彪，王国玉，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：