单人水下用螺旋斜流式喷水推进泵设计及性能预测 被引量：1

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作者 韩伟 张国良 +2 位作者 辛芳 尹龙乾 陈龙 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2017年第6期54-59,共6页

基于动量定理,采用速度系数法设计一种直流电机驱动的单人水下用螺旋斜流式喷水推进泵.为进一步了解推进泵运行情况,基于多重参考系下的雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,对推进泵的内部流动进行全三维数值计算,获得了推进泵的部分内... 基于动量定理,采用速度系数法设计一种直流电机驱动的单人水下用螺旋斜流式喷水推进泵.为进一步了解推进泵运行情况,基于多重参考系下的雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,对推进泵的内部流动进行全三维数值计算,获得了推进泵的部分内部流场信息以及效率和功率特性曲线.分析所得信息和曲线可知,推进泵偏大流量工况运行时导叶内部流动相对稳定;推进泵无喷出段时效率比有喷出段时高,设计点高出约32%;随着推进速度的增大,推进泵的有效输出功率先增大后减小,制动功率成三次方增大,当推进速度增大到2.6m/s时,推进器受力达到平衡状态,推进速度不再增大.总体而言,推进器结构设计合理,水力性能较好,推进作用能够实现,但推进效率(最优工况效率仅为57.88%)偏低,还需进一步改进. 展开更多

关键词 螺旋斜流式喷水推进泵 动量定理 速度系数法 水力设计 性能预测

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WA-DES湍流模型在喷水推进泵数值预测中的适用性研究

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作者 陈俊宝 李伟 +1 位作者 胡敬宁 季磊磊 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期756-770,共15页

本文将一种基于DES方法的WA湍流模型用于混流式喷水泵的性能预测,分析WA-DES模型与SST k−ω模型在预测泵内外特性时的差异和相似性。研究结果表明:WA-DES模型能较准确地预测喷水推进泵外特性和空化性能,在不同流量工况下,WA-DES与SST k... 本文将一种基于DES方法的WA湍流模型用于混流式喷水泵的性能预测,分析WA-DES模型与SST k−ω模型在预测泵内外特性时的差异和相似性。研究结果表明:WA-DES模型能较准确地预测喷水推进泵外特性和空化性能,在不同流量工况下,WA-DES与SST k−ω预测的叶顶流场压力系数、轴向速度和湍动能分布高度一致;在空化工况下,叶片吸力面低压区和叶轮蒸汽体积分布差异较小,WA-DES模型与SST k−ω模型预测的泄漏涡尺度存在差异,但WA-DES模型与SST k−ω模型对泵内高湍流黏度区的预测结果以及对叶轮内不同跨度上压力的预测结果基本保持一致,这弱化了对泄漏涡在空间尺度上的差异造成的影响,是保证两种模型预测的泵外特性差异不大的重要因素。因此,WA-DES模型在工程中具有较好的应用效果。本文的研究结果将促进WA-DES模型在喷水推进泵数值计算领域的进一步应用,提高喷水推进泵的设计和制造效率。 展开更多

关键词 湍流模型 混流式喷水推进泵 叶顶泄漏涡 湍动能 涡量 空化

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高比转速轴流式和斜流式泵喷水推进器推进特性分析 被引量：4

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作者 倪永燕 潘中永 《船海工程》 北大核心 2015年第2期71-73,77,共4页

对比比转速同为ns=769的两个轴流式叶轮和斜流式叶轮的水力性能和推进性能,分析其做为泵喷水推进器叶轮的适用性。分析结果表明,就所研究的两个叶轮而言,斜流式叶轮的高效区更宽,当做为泵喷水推进器叶轮使用时,轴流式叶轮的结构更紧凑... 对比比转速同为ns=769的两个轴流式叶轮和斜流式叶轮的水力性能和推进性能,分析其做为泵喷水推进器叶轮的适用性。分析结果表明,就所研究的两个叶轮而言,斜流式叶轮的高效区更宽,当做为泵喷水推进器叶轮使用时,轴流式叶轮的结构更紧凑、最大推力更大、最大推功比也更大。因此轴流式叶轮比斜流式叶轮更适合于用做泵喷水推进器的工作叶轮。 展开更多

关键词 泵喷水推进器 轴流式 斜流式 高比转速 推力

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螺旋混流式喷水推进泵压力脉动的数值研究 被引量：7

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作者 韩伟 韩阳 +2 位作者 龚鹏飞 王洁 胥丹丹 《水电能源科学》 北大核心 2019年第3期136-139,149,共5页

为研究螺旋混流式喷水推进泵动静干涉的压力脉动特性,运用ANSYS Fluent软件基于RNGκ-ε湍流模型,采用SIMPLEC算法进行变流量工况下非定常数值模拟,分析变流量工况下泵内各监测点的时域和频域特性。结果表明,螺旋混流式喷水推进泵内压... 为研究螺旋混流式喷水推进泵动静干涉的压力脉动特性,运用ANSYS Fluent软件基于RNGκ-ε湍流模型,采用SIMPLEC算法进行变流量工况下非定常数值模拟,分析变流量工况下泵内各监测点的时域和频域特性。结果表明,螺旋混流式喷水推进泵内压力脉动的振源主要位于叶轮与导叶交界处,压力系数的幅值最大,且压力脉动自交界面处分别向上、下游传播并逐渐减弱。在叶轮旋转区域,压力系数的幅值受径向位置的影响较强,在导叶静止区域,压力系数的幅值受径向位置的影响较弱。各监测点压力脉动的主频不受流量变化的影响,均为叶片通过频率。在叶轮进出口,压力系数受流量变化影响最为明显;叶轮出口处的压力脉动频谱较宽。在远离叶轮旋转区域,压力系数受流量变化的影响较小,监测点的主频集中在叶频处,压力脉动幅值较小,无高频脉动出现。研究成果可为喷水推进泵的噪声及振动控制提供参考。 展开更多

关键词 螺旋混流式喷水推进泵 压力脉动 变流量工况 数值模拟

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斜流式喷水推进器内部三维紊流流动的数值模拟与性能分析 被引量：4

5

作者 王国玉 张美红 +3 位作者 刘淑艳 张震 曹树良 张晓英 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期667-670,695,共5页

应用数值模拟方法研究斜流式喷水推进器内部紊流流场,基于紊流流场计算分析了其特性.采用三维贴体坐标网格对计算区域进行剖分离散,选择k-ε双方程紊流模型,应用SIMPLEC数值方法计算内流场各流动参数,进而根据流场的计算结果预测了该推... 应用数值模拟方法研究斜流式喷水推进器内部紊流流场,基于紊流流场计算分析了其特性.采用三维贴体坐标网格对计算区域进行剖分离散,选择k-ε双方程紊流模型,应用SIMPLEC数值方法计算内流场各流动参数,进而根据流场的计算结果预测了该推进器内部泵在不同工况下的性能.计算结果与实验结果进行了对比,二者有较好的一致性. 展开更多

关键词 斜流式喷水推进器 数值模拟 紊流流场

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对旋轴流式喷水推进泵空化流动数值模拟 被引量：4

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作者 黄丹 潘中永 +2 位作者 潘希伟 冯子政 张肖 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期311-315,共5页

基于ANSYS CFX软件,利用Rayleigh-Plesset空化模型和SST湍流模型,在设计工况下,分别对首、次级叶轮单独以及对旋轴流式喷水推进泵整体进行了空化定常模拟,得到了各自的空化特性曲线.选择空化开始发生、临界空化点以及空化严重时3个工况... 基于ANSYS CFX软件,利用Rayleigh-Plesset空化模型和SST湍流模型,在设计工况下,分别对首、次级叶轮单独以及对旋轴流式喷水推进泵整体进行了空化定常模拟,得到了各自的空化特性曲线.选择空化开始发生、临界空化点以及空化严重时3个工况比较分析首、次级叶轮内空化流动的发展情况.计算获得了不同净正吸头下叶片工作面、背面静压、背面空泡体积组分分布.计算结果表明,空化最初发生在首级叶轮叶片背面进口靠近轮缘的局部低压区,随着NPSH的减小,该空泡区域从轮缘向轮毂方向延伸.首、次级叶轮空化发展不同步,由于次级叶轮处于首级叶轮的预压下,首级叶轮发生空化时,次级叶轮并没有发生空化.计算结果从理论上较好地揭示了对旋轴流式推进泵空化性能的特点及其内部空化流动的特征. 展开更多

关键词 对旋轴流式喷水推进泵 CFX 空化 首、次级叶轮 数值模拟

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对旋轴流式喷水推进泵压力脉动的数值计算 被引量：4

7

作者 王雪豹 潘中永 +2 位作者 黄丹 张肖 黄振杰 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第11期941-946,共6页

为了解喷水推进泵内部压力脉动特性,以对旋轴流式喷水推进泵为研究对象,应用计算流体动力学(CFD)方法,采用雷诺时均法并引入SST k-ω湍流模型使方程封闭,对对旋轴流式喷水推进泵进行设计工况下非定常数值模拟.经网格无关性检验后,计算... 为了解喷水推进泵内部压力脉动特性,以对旋轴流式喷水推进泵为研究对象,应用计算流体动力学(CFD)方法,采用雷诺时均法并引入SST k-ω湍流模型使方程封闭,对对旋轴流式喷水推进泵进行设计工况下非定常数值模拟.经网格无关性检验后,计算得到的推进泵功率与扬程与设计值基本一致.在首级叶轮进口处,首、次级叶轮轮缘间隙处,轴向间隙及导叶进口处设置监测点,监测不同位置的压力脉动数据.得到各监测点的时域图和频域图并对各监测点压力脉动特性进行了对比分析.结果表明:对旋轴流式喷水推进泵内压力脉动主要受叶频的影响,首级叶轮和次级叶轮轮缘间隙处的压力脉动不仅与首、次级叶轮的叶片数有关,还与喷水推进泵叶轮数量有关;受两级叶轮反向旋转的影响,轴线方向上首级叶轮与次级叶轮之间轴向间隙处的压力脉动幅值最大,轴向间隙的压力受到首级叶轮和次级叶轮的共同影响;次级叶轮出口与导叶进口处压力脉动主要受到导叶回流的影响. 展开更多

关键词 对旋轴流式喷水推进泵 压力脉动 设计工况 数值计算

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混流式喷水推进泵叶轮结构稳定性研究 被引量：2

8

作者 覃小瑞 王名扬 +2 位作者 徐增丙 林辉 王志刚 《机床与液压》 北大核心 2022年第19期179-184,共6页

为探究混流式喷水推进泵在运行过程中叶轮结构稳定性,基于单向流固耦合的方法,分别对叶轮结构在变流量、变转速工况下进行静力学分析和模态分析。结果表明:喷水推进泵叶轮背面及工作面的最大等效应力均发生在叶片根部;叶轮背面及工作面... 为探究混流式喷水推进泵在运行过程中叶轮结构稳定性,基于单向流固耦合的方法,分别对叶轮结构在变流量、变转速工况下进行静力学分析和模态分析。结果表明:喷水推进泵叶轮背面及工作面的最大等效应力均发生在叶片根部;叶轮背面及工作面的最大位移均发生在靠近叶轮出口叶缘位置;流量变化对于叶轮结构固有频率的影响可近似忽略,其下降值为0.02~0.07 Hz;相较于流量对叶轮结构的影响,转速的变化对叶轮结构的影响较大,其增值为0.14~1.91 Hz;叶轮转速不应超过4000 r/min,否则极容易诱发叶轮共振。 展开更多

关键词 混流式喷水推进泵 流固耦合 变流量 变转速 固有频率

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驼峰区内混流式喷水推进泵失速状态判别研究 被引量：4

9

作者 李恩达 李伟 +2 位作者 施卫东 马凌凌 杨震宇 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2643-2652,共10页

为了对混流式喷水推进泵的驼峰区内失速状态进行判别,捕捉失速涡的位置、形态、尺度,基于RNG k-ε湍流模型对混流泵多工况下的内部流场进行数值计算。研究结果表明:伴随着旋转失速在叶轮流道内产生,混流式喷水推进泵扬程、效率皆呈现大... 为了对混流式喷水推进泵的驼峰区内失速状态进行判别,捕捉失速涡的位置、形态、尺度,基于RNG k-ε湍流模型对混流泵多工况下的内部流场进行数值计算。研究结果表明:伴随着旋转失速在叶轮流道内产生,混流式喷水推进泵扬程、效率皆呈现大幅度下降,能量损失严重;在叶轮进流面流动分离、出流面回流、旋转失速的综合作用下,混流式喷水推进泵在0.3Qdes^0.8Qdes的扬程曲线都呈现驼峰区特性;依据过流参数、内流特性、压力分布等评判指标对驼峰区各工况流动特性进行判别,明确了各工况下所对应的失速状态;通过捕捉初始失速工况下的失速涡,发现其紧附在叶片后缘吸力面侧,横跨整个叶轮流道,并有向下游叶片前缘延展趋势;失速状态下的来流在受到失速涡的卷吸效应及堵塞作用下,流动路径呈现多次偏折,部分来流在失速涡堵塞效应及泄漏流冲击的共同作用下,最终流向下游流道。 展开更多

关键词 混流式喷水推进泵 旋转失速 驼峰区 失速判别 涡动力学

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混流式喷水推进泵叶轮刮擦故障诊断方法

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作者 明廷涛 苏永生 王益成 《兵工自动化》 2014年第6期67-70,共4页

针对喷水推进泵的叶顶间隙过大或者过小都会影响喷水推进船航速的问题,提出一种利用泵壳体振动和输入轴力矩参量对叶轮刮擦故障进行识别的方法。在介绍混流式喷水推进泵叶轮径向摩擦振动机理的基础上,对装有2台喷泵的某高速巡逻艇的实... 针对喷水推进泵的叶顶间隙过大或者过小都会影响喷水推进船航速的问题,提出一种利用泵壳体振动和输入轴力矩参量对叶轮刮擦故障进行识别的方法。在介绍混流式喷水推进泵叶轮径向摩擦振动机理的基础上,对装有2台喷泵的某高速巡逻艇的实船试航,通过获取的靠近叶轮的壳体振动信号以及输入轴力矩信号分析,得到了具体的故障特征指标。该分析结果为使用人员及时对这类异常状态做出快速、准确的判断,及时调整叶轮安装的状态以防止更大事故的发生提供了参考。 展开更多

关键词 混流式喷水推进泵 叶轮 刮擦 诊断方法

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泵喷水推进器分析与设计改进 被引量：8

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作者 倪永燕 吴涛涛 《船海工程》 2012年第5期61-63,67,共4页

通过CFD仿真技术获取了某快艇原载轴流式泵喷水推进器的性能,并通过经典计算发现原载轴流式喷水推进器的额定流量与快艇阻力特性不匹配,且其扬程远远低于期望值。新的泵喷水推进器主要从两个方面进行了改进:一是通过调整喷嘴出口口径使... 通过CFD仿真技术获取了某快艇原载轴流式泵喷水推进器的性能,并通过经典计算发现原载轴流式喷水推进器的额定流量与快艇阻力特性不匹配,且其扬程远远低于期望值。新的泵喷水推进器主要从两个方面进行了改进:一是通过调整喷嘴出口口径使泵喷水推进器在最优效率点运行时正好符合快艇的阻力特性;二是提高泵喷水推进器的扬程使其满足能量平衡的需求。根据确定的参数设计了新的斜流式泵喷水推进器。通过CFD仿真表明斜流式泵喷水推进器达到了设计指标。试水试验表明配备新的泵喷水推进器后快艇达到了期望的要求。 展开更多

关键词 泵喷水推进器 CFD仿真 斜流式 轴流式 喷嘴

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