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通過CFD仿真技術(shù)獲取了某快艇原載軸流式泵噴水推進器的性能,并通過經(jīng)典計算發(fā)現(xiàn)原載軸流式噴水推進器的額定流量與快艇阻力特性不匹配,且其揚程遠遠低于期望值。新的泵噴水推進器主要從兩個方面進行了改進:一是通過調(diào)整噴嘴出口口徑使泵噴水推進器在最優(yōu)效率點運行時正好符合快艇的阻力特性;二是提高泵噴水推進器的揚程使其滿足能量平衡的需求。根據(jù)確定的參數(shù)設(shè)計了新的斜流式泵噴水推進器。通過CFD仿真表明斜流式泵噴水推進器達到了設(shè)計指標。試水試驗表明配備新的泵噴水推進器后快艇達到了期望的要求。
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為了揭示斜流式泵噴水推進器的內(nèi)部流動規(guī)律,利用多重參考系法,選用標準k-ε湍流模型和SIM-PLE算法,對不同工況下斜流式泵噴水推進器進行了數(shù)值模擬,分析了泵內(nèi)部流動與其不穩(wěn)定性之間的關(guān)系及葉輪葉片表面的壓力分布規(guī)律.結(jié)果表明:揚程系數(shù)ψ與Q/Qbep曲線在流量為0.65Qbep～0.67Qbep工況下出現(xiàn)了正斜率(Q為工況點流量,Qbep為最佳設(shè)計工況點流量),主要原因是導(dǎo)葉進口輪轂處的回流撞擊葉輪出口流動,使其產(chǎn)生流動分離,最終形成旋渦,導(dǎo)致內(nèi)部流動不穩(wěn)定,從而使壓力上升;在流量為0.65Qbep和0.85Qbep工況下,導(dǎo)葉內(nèi)均出現(xiàn)回流,回流區(qū)域及回流速度隨流量減小而增大.模擬分析說明斜流式泵噴水推進器在小流量工況下運行具有不穩(wěn)定性.
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