喷水推进泵分析及研究实例
轴流式喷水推进泵水力设计和性能检验
ｕｅ ｉｐｐｒ ａ ｒｄｃ ａ ｒｔ ｘ ｌ ｏ ｕ ｆ ｉ ｆｃｅｃ ｎ ｕｌｙ ｉ ｎｙｍｎｍ ｌｉｅｌ ｔ ｓｄｉ ｔ ｓ ａｅ ｎｐｏｕｅａ ｔｊ ｉ— ｗｐｍｐｏ ｇ ｅｆｉ ｙａｄｑａｔｗｔ ｏｌ ｉｉａ ｔ ｓ， ｎｈ ｃ ｗ ｅｅａａｆ ｌ ｈｈ ｉ ｎ ｉ ｈ ｍ ｏ
叶采用流线法设计 ） 实现了其水力设计参数的快速选择与计算 ， ， 直接得到 了叶片流面 的空 间坐标 ， 可方便 进行三维几何 造型． 采用计算流体力学 （ Ｆ 方法 ， Ｃ Ｄ） 通过建立计 算域 、 划分高质 量结构化 网格 、 定义 边界条件 、 数值计 算和后 处理 等步
骤详细分析 了所设计轴流式喷水推进泵 内流场分布 ， 并对扬 程 、 等水力性能进 行综合检验 ． 效率 通过 实例详细 阐述 了轴
第３ ２卷第 １ ０期
２１ 年 １ ０１ ０月
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Ｖ０ ＿ ２ Ｎ ． ０ ｌ３ ｏ １
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Ｊｕ ａ ｆ ｒ ｉ ｎ ｉｅ ｒ ｇＵｎｖ ｒｉ ｏ ｒ ｌｏ ｂｎ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｉｅｓ ｙ ｎ Ｈａ ｎ ｔ
ｄｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．０６—７４ ．０ ．０ ０３ ｓ ｒｄｃ ｈａ ｎ ｆｃｅｃ ｈ ｒｃ ｒ ｔ ｓｏ ｔｅｐ ｍ ｈｌ ｉ ｔ ｉ ｏ ｅ ａ ｌ － ａ ｓｄｔ ｐｅ ｉ ｅｄａ ｄｅ ｉ ｙｃａａ ｔ ｉ ｉ ｆｈ ｕ ｐｗ ｉ ｓ ｎｅ ｏ ｆ ｗ ｆ ｌ ｗ ｓ ｓ ｉ ｏ ｔ ｉ ｎ ｅ ｓｃ ｅ ｔｉ ｒ ｒ ｌ ｉｄ ａｏｎ
基于CFD喷水推进泵性能分析及其优化设计
确 。叶片 的导 边 和 随边 对 泵 的性 能 影 响较 大 ， 其
几 何处理 是建模 的关 键点也 是难 点 。利 用 ＵＧ草 图的功 能 对 叶片 导边 、 随边做 精 细 处理 ， 边 、 导 随 边 按照设 计 的变化规 律光 滑过渡 。 ２ ２ 网格划 分 ． 采用 全结 构化 网格 划分 ， 于 转 子扭 曲度 较 鉴 大采用 Ｊ 拓 扑 结 构 （ 图 ２ ， 子 扭 曲度 较 小 形 见 ）定 采用 Ｈ 形拓扑 结构 （ 图 ３ 。转 子 和定 子 叶片壁 见 ）
测误差 一般 ５ ［３。印度 Ｋｉ ｏ ｋ ｒＢ ｏｈ ｒ 泵 ２３ － ｒ ｓ ａ ｒｔ ｅｓ ｌ
塞＋ （ ） ） （ 昙［ （ ＋ ］ ２ ＋ ）
— —
式 中 ： —— 体 积力 作用 在 流体上 的压 力 水密 度 ；
— —
业 公 司为准 确预 测 离 心泵 性 能 ， 行 了多 方 案 数 进 值 试验 研究 ， 所得 扬程 一流 量 、 率一 流量 曲线 在 效
ａ 前 置 定 子 ） ｂ ）转 子 ｃ 后 置 定 子 ）
图 １ 喷 水 推 进 泵 几 何 分 解 图
１５ ２
第 ２ 期
船
海
工
程
第 ３ 卷 ９
几何 模 型要 保证 各个部 件之 间 的相 对位 置准
选用 Ｓ Ｔ模 型 ， 求 ，０ 。 １ ０ 计 算 得 Ｓ 要 ２ ≤ 。 ０ ， ≤
第 ３ ９卷
第２ 期
船 海 工 程
Ｓ Ｐ ＆ ＯＣＥＡＮ ＨＩ ＥＮＧＩ ＮＥＥ ＮＧ ＲＩ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ２ １３ ． Ａｐ ． ０ ０ ｒ ２ １
２１ ０ ０年 ４月
基 于 Ｃ Ｄ 喷水 推 进 泵 性 能 分 析及 其 优 化 设 计 Ｆ
喷水推进轴流泵水力设计及性能仿真的开题报告
喷水推进轴流泵水力设计及性能仿真的开题报告1.研究目的本研究旨在探索喷水推进轴流泵的水力设计及性能仿真，通过对喷水推进轴流泵的构造、特点以及工作原理的分析，设计出一种性能更加优越的喷水推进轴流泵，并通过数值模拟的方法，对其性能进行仿真测试，为实际生产应用提供参考。
2.研究内容2.1 喷水推进轴流泵构造与特点分析对现有喷水推进轴流泵的构造和特点进行分析，掌握喷水推进轴流泵的基本结构和工作原理，为进一步设计和优化喷水推进轴流泵提供依据。
2.2 喷水推进轴流泵水力设计根据已有的理论知识和实验数据，进行喷水推进轴流泵水力设计，确定合适的轴流泵叶片型号、叶片角度、流道截面形状等参数，保证喷水推进轴流泵的性能指标达到预期要求。
2.3 数值模拟与性能仿真将设计好的喷水推进轴流泵模型导入数值模拟软件，建立数值仿真模型，对喷水推进轴流泵的流体力学性能、能效等方面进行仿真测试，并结合实际测试数据进行比对，评估喷水推进轴流泵的性能优劣。
3.预期成果本研究将设计出一种性能更加优越的喷水推进轴流泵，并对其进行有效的数值模拟和性能仿真测试，评估喷水推进轴流泵的性能指标，并提出优化方案。
预期成果包括：3.1 喷水推进轴流泵设计方案设计出一种性能更加优越的喷水推进轴流泵，提出相应的设计方案。
3.2 数值模拟与性能仿真报告通过数值模拟和性能仿真，评估喷水推进轴流泵的各项性能指标，包括流量、扬程、效率等，并提出优化建议。
3.3 学术论文撰写一篇学术论文，介绍喷水推进轴流泵的水力设计及性能仿真的研究过程和结果，并对喷水推进轴流泵的发展趋势进行分析和探讨。
4.可行性分析本研究的可行性如下：4.1 研究工具和设备本研究所需的研究工具和设备为：计算机、数值模拟软件、流量计、压力计等实验设备。
4.2 研究方法和流程本研究采用实验和仿真相结合的方法，首先进行喷水推进轴流泵的构造和特点分析，然后根据已有的理论知识和实验数据进行水力设计，最后将设计好的喷水推进轴流泵模型导入数值模拟软件，建立数值仿真模型，对喷水推进轴流泵的流体力学性能、能效等方面进行仿真测试，并结合实际测试数据进行比对，评估喷水推进轴流泵的性能优劣。
泵喷水推进器分析与设计改进
泵喷水推进器分析与设计改进倪永燕;吴涛涛【摘要】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.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2012(041)005【总页数】4页(P61-63,67)【关键词】泵喷水推进器;CFD仿真;斜流式;轴流式;喷嘴【作者】倪永燕;吴涛涛【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏大学流体机械工程技术研究中心,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】U664.34泵喷水推进器(waterjet propulsion)作为船用推进装置，早期人们认为其应用范围仅限于浅水和小型船舶推进。
但是随着20世纪后期TSL(techno super liner)船、SES(surface effect ship)船、水翼艇以及高速渡轮等高性能船舶为代表的海上输运高速化的发展，泵喷水推进器的适用及需求范围越来越广[1]。
泵喷水推进器的主要优势为通常航速下具有低能耗、高效率、小型化以及船在低速区域运行时具有良好的加速性能(推力性能)和吸入性能。
与一般水力机械的运行相比，泵喷水推进器运行工况范围大、平稳性要求更高[2]。
泵喷水推进器的水力部件见图1。
图1 泵喷水推进器水力结构本文以经典能量转换理论为依据，分析某型快艇原喷水推进器动力不足的原因。
考虑该快艇的阻力特性、动力配备以及安装尺寸的限制，设计开发新的喷水推进器。
1 推进器基本能量关系式泵喷水推进器的相关参数及各参数间的基本计算关系式如下[3]。
喷水推进泵压力脉动特性数值计算及分析
喷水推进泵压力脉动特性数值计算及分析张明宇;王永生;靳栓宝;魏应三;付建【摘要】针对喷水推进器装船后不均匀来流对压力脉动特性的影响,以某巡逻艇喷水推进混流泵为研究对象,基于RANS方程和SST湍流模型,通过流体动力学软件CFX稳态计算,进行了巡逻艇航速数值预报,所得计算值与试航值误差为1.8％,从而验证了计算流体动力数值计算的可信性.采用分离涡模拟方法,对敞水泵和装船泵进行了三维非定常数值模拟,计算分析了叶轮进出口、叶轮内部、导叶内部及喷口5个截面和叶轮叶顶间隙处的压力脉动,并对不均匀来流带来的差别进行了研究.结果表明:在敞水泵和船后泵的叶轮出口、导叶内部,水流距叶轮越远,压力脉动影响越小,压力脉动频率取决于叶轮转动频率,压力脉动幅值沿轮毂到轮缘逐渐增大,船后泵压力脉动幅值整体高于敞水泵;对于均匀来流,敞水泵旋转域叶轮室的压力脉动频率主要受导叶的影响,船后泵则受轴频的影响,二者压力脉动幅值在叶顶间隙处均从叶顶沿导边到随边逐渐增大;对于敞水泵,流道出口压力脉动频率主要受叶频控制,对于船后泵,压力脉动频率为轴频.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2014(048)011【总页数】8页(P51-57,102)【关键词】喷水推进泵;计算流体动力学;压力脉动;分离涡模拟【作者】张明宇;王永生;靳栓宝;魏应三;付建【作者单位】海军工程大学动力工程学院,430033,武汉;海军工程大学动力工程学院,430033,武汉;海军工程大学动力工程学院,430033,武汉;海军工程大学动力工程学院,430033,武汉;海军工程大学动力工程学院,430033,武汉【正文语种】中文【中图分类】TH313随着舰船综合性能的提高,喷水推进在高性能舰船、快艇上的应用越来越广泛。
作为喷水推进器核心部件的喷水推进泵(简称喷泵)的设计便显得尤为重要,压力脉动特性研究可在保证喷泵水力效率的情况下有效缩减过激的泵体振动及其引起的局部空化,更是降噪研究的基础和前提。
喷水推进装置液压控制系统的研究
第 ４ 总第 ｌ 期 ） 期（ ７
２０ ０６年 ７月
温体秸动与 控副
Ｆ ｕｉ Ｐ ｗｅ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｎ ｎ ｒ ｌ ｌ ｄ ｏ ｒ Ｔｒ ｎ ｍｉｓ０ ａ ｄ Ｃｏ ｔｏ
Ｎ ． Ｓｒ ｌＮ ． ） ｏ （ｅｉ ｏ１ ４ ａ ７
中分 号 Ｈ７ 图类 ：１ Ｔ３
１ 概 述
１１喷水推 进 装置 的 工作 原理 ．
文标码 献识 ： Ｂ
文编 ： 章号 ｛
（６ —２０ ２ ）０３ ３ ０ ０ ０— ０４ ０
喷水推进装置（ 图 １一般安装在船艉 ， 见 ） 同螺 旋桨一样都是船用推进设备 ， 是一种 同航空喷气推 进器相似的反作用推进器 。水流经过进水流道到喷 水 推 进 泵 能 量 转 换 机 构 ， 加 了能 量 后 ， 经 过 导 增 再 叶体 和喷 口， 以一定 的速度喷离船尾 ， 由水 流产 生 的反作用力推动船舶前进 。 喷 口后部是操舵倒航装置 ， 由导 流腔体 、 操舵 液压缸 、 倒航斗 、 倒航液压缸 ， 以及传动机构等所组 成， 其作用是进行操舵（ 保持或改变航向） 和倒航 。 １ ． ２喷 水推 进装 置 的主要 特点 喷水推进装置在高速条件下 ， 与传统 螺旋桨推 进 相 比具 有 明显 的优 势 ，主要 是抗 空泡 能 力 强 ， 推 进效率高 ， 噪音低 ， 操纵性能更好 ； 并且更 适于在浅 水 区航行 ； 此外 ， 传动机构 比较简单 ， 倒航 时 ， 传动 主轴不需反转等。 １ 液压 系统在 喷 水推进 装 置上 的应 用 ． ３ 喷水推进装置的液压系统 ，用于操舵和倒航 。 在做转 向操作时 ，操舵机构在操舵油缸 的推动下 ， 使导流腔体向左或向右摆动 ， 在水平方 向改变喷 出
见 图 ２ 。
喷水推进器的水力特性与性能分析
喷水推进器的水力特性与性能分析喷水推进器是一种常见的推进系统，广泛应用于船舶、水下机器人等领域。
它利用喷水原理产生推力，从而推动物体前进。
在设计和使用喷水推进器时，水力特性和性能分析是至关重要的环节，可以帮助我们了解其工作原理、提高效率以及指导优化设计。
本文将对喷水推进器的水力特性和性能进行详细分析。
一、喷水推进器的水力特性1. 喷水速度：喷水推进器产生推力的根本原理是通过高速喷出的水流产生动量反作用力。
因此，喷水速度是影响推进力大小的重要因素。
一般情况下，喷水速度越高，产生的推力也越大。
2. 喷水流量：喷水推进器的喷水流量直接影响推进器的推力大小。
流量越大，推力也越大。
在设计和选择喷水推进器时，需要根据需求确定合适的喷水流量。
3. 喷水角度：喷水角度是指喷水推进器出水口水流与水平面的夹角。
当喷水角度为0度时，喷水推进器产生的推力最大；当喷水角度增大时，推力逐渐减小。
因此，在实际应用中，需要根据需要选择合适的喷水角度。
4. 喷水推力分布：喷水推进器在实际工作中产生的推力分布不均匀。
一般情况下，出水口处的推力较大，而远离出水口处的推力较小。
这是由于流体的黏性以及喷水推进器的结构造成的。
在设计和使用喷水推进器时，需要注意推力分布的不均匀性对系统的影响。
二、喷水推进器的性能分析1. 推力效率：推力效率是指喷水推进器产生的推力与输入的能量之间的比值。
推力效率高意味着在相同能量输入下，推力输出更大。
在设计和使用喷水推进器时，我们可以通过计算和实验评估推力效率，以提高系统整体性能。
2. 耗能特性：喷水推进器在工作过程中会产生一定的能量损耗。
这些损耗包括水流摩擦、泄漏等。
耗能特性的分析能够帮助我们了解系统的能量损失情况，优化设计以减少能量损失，提高效率。
3. 外界干扰对性能的影响：喷水推进器在实际应用中可能会受到外界干扰的影响，如水流速度、船体形状等因素。
这些干扰会导致推进器的性能变化，降低推力效率。
因此，在设计和使用喷水推进器时，需要考虑外界干扰对性能的影响，并采取相应的措施进行补偿或调整。
潜艇泵喷推进器原理_理论说明以及概述
潜艇泵喷推进器原理理论说明以及概述1. 引言1.1 概述潜艇泵喷推进器是一种先进的水下推进技术，它通过将水流引导到泵中，并通过喷射产生推力来推动潜艇。
相比传统的螺旋桨推进系统，潜艇泵喷推进器具有更高的效率和更好的机动性能。
本文主要介绍潜艇泵喷推进器的原理和工作原理，解释其流体力学原理、压力传递机制以及能量转化过程。
1.2 文章结构本文共分为五个部分。
首先，在引言部分我们将对本文进行总体概述和结构安排。
其次，介绍潜艇泵喷推进器的原理，包括其工作原理、结构组成以及优缺点。
接着，在理论说明部分我们将详细探讨潜艇泵喷推进器涉及的流体力学原理、压力传递机制以及能量转化过程。
然后，在实际应用与发展现状部分我们将分析现有的潜艇推进系统应用实例，并探讨技术改进与创新发展趋势以及当前所面临的挑战和解决方案。
最后，在结论与展望部分我们将对文章进行总结，展望未来潜艇泵喷推进器技术的发展，并提出相关的建议和可能的改进方向。
1.3 目的本文旨在深入解析潜艇泵喷推进器的原理和工作机制，从流体力学和能量转化等角度进行理论阐述，并对其现实应用与发展现状进行分析和评估。
通过对该技术的全面研究，我们可以更好地了解潜艇泵喷推进器在海洋探索、军事应用以及科学研究等领域的实际效果和应用前景，为未来该技术的发展提供参考和指导。
2. 潜艇泵喷推进器原理：2.1 工作原理：潜艇泵喷推进器是一种基于马达流体力学原理的推进装置，它通过动力的提供和流体力学原理的应用，实现潜艇在水下前进的目的。
其工作原理主要包括以下几个步骤：首先，在潜艇内部通过压缩空气或者液压系统产生高压能。
这些高压能会被输送到潜艇泵喷推进器中。
接着，高压能被潜艇泵喷推进器中的泵转化为高速水流。
这些水流会经过推进器中的导向器进行方向调整，并注入到反推系统中。
然后，在反推系统内部，高速水流以极高速度从喷嘴中释放出来。
这个过程类似于火箭发动机的工作原理，因此也被称为“水下火箭”。
最后，由于动量守恒定律，高速水流从反向释放出来时会产生一个相等但相反方向的反作用力，从而使得潜艇在水中获得向前的推进力。
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运用转速控制方法的泵外特性
12/22
4 空化时的轴向推力
通常情况下，喷水推进器在加速和转弯时会产生空化 运用CFD技术，预测不同空化条件下的轴向推力与内部流动情况 ，并初步分析两者的关系
13/22
14/22
泵的空化性能曲线
泵的轴向推力与NPSHA的关系
15/22
16/22
两级叶轮空化时轴向推力情况
项目汇报
泵喷水推进器的模型设计及
数值模拟研究
汇报人： 申占浩
2015.05
目录
1
项目简介
模型设计 转速控制方法 空化下的轴向推力
2
3
4
2/22
1 项目简介
喷水推进器（Waterjet Propulsion），它是利用泵 喷出水流的反作用力来推动船舶前进的装置
3/22
喷水推进器的动力稳定性是船舶稳定的基础，而作为其动力来 源，稳定的推力必不可少 现实中，喷水推进器内部流动复杂，推力极易出现不稳定现象
首级叶轮
次级叶轮
17/22
叶轮在空化条件下压力系数分布
首级叶轮
次级叶轮
18/22
19/22
5.导叶及喷嘴 6. 进口延伸段 7/22
网格划分
采用ICEM进 行结构化网格
划分
总体网格质量
首级叶轮 次级叶轮 导叶
≥0.3 总体网格角度 ≥180 总体网格数约
总体网格
为186万 8/22
数值模拟主要参数选择
主要条件 数值模拟方法 湍流模型 进口 出口 壁面函数 收敛精度 设置 雷诺时均法
SST k-ε
总压进口 质量流出口 标准壁面函数
10-5 9/22
整体数值模拟外特性
整体数值模拟的外特性曲线
喷水推进泵在流量区间0.4 Qd ~0.5 Qd出现正斜率现象 10/22
空化特性分析
两级叶轮整体与单独空化数值计算结果对比
对旋轴流式喷水推进泵与普通轴流泵相比空化性能更好 11/22
推力在航行器转弯等特殊工况时可能会丧失
4/22
2 结构设计
对旋泵过流部件如图，其中两级叶轮对旋，流体由喷口喷出。
对旋轴流式喷水推进器过流部件结构示意图
1.进水管道 2.首级叶轮 3.次级叶轮 4.导叶 5.喷嘴 5/22
首级叶轮采用导管桨型式
6/22
实体建模
计算模型三维水体图
1. 进口延伸段 2.首级叶轮 3. 轴向间隙 4.次级叶轮