喷水推进器资料
喷水推进泵选型设计时工作参数和几何参数计算
喷水推进泵选型设计时工作参数和几何参数计算
聂建栋;朱朝峰
【摘 要】作为推进装置中的一个主要部件,喷水推进泵在选型设计上与传统的泵差别很大,其工作参数的确定必须建立在推进系统分析的基础上,由设计航速下系统的最高喷射效率决定最佳喷速比,由额定转速和驼峰阻力处航速对应的工况点的抗空化性能来设定泵设计转速,并且要满足主机功率的要求.在已知设计航速和船体阻力曲线的条件下,引入8个假定参数后,计算得到了泵的5个工作参数值;由比转速和吸口比转速建立工作参数和几何参数之间的联系,进而求得转子进、出口直径和喷口直径等主要设计参数.
【期刊名称】《船电技术》
【年(卷),期】2015(035)003
【总页数】7页(P59-65)
【关键词】船舶;喷水推进泵;选型设计;工作参数;几何参数
【作 者】聂建栋;朱朝峰
【作者单位】海军驻武汉四三八厂军事代表室,武汉430061;海军驻武汉四三八厂军事代表室,武汉430061
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ04
0 前言
当泵用作船舶推进器时,它应当满足水动力推进器的一般要求:保证船舶推进的设计航速;推进装置总的推进效率尽可能高;巡航航速到设计航速区间推进器效率较高且变化平缓。
与陆用水泵相比,喷水推进泵的效率和抗空化性能要求更严。并且,为了产生尽可能大的推力,泵流量相对较大,尺寸和重量也限制较严,从而使得推进泵比转速较高、功率密度较大。与该要求相适应的现代船用喷水推进泵主要为单级混流泵或者是比转速更高的轴流泵。喷水推进泵作为喷水推进装置中的主要部件,其运转参数必须匹配推进装置的运转参数,进而由运转参数所决定的泵的主要设计参数也要兼顾推进装置的结构和布置要求。
本文针对喷水推进泵在设计使用时上述考虑因素,选取计算初始设计阶段泵的运转参数和主要设计参数,为船用喷水推进泵的自主设计迭代程序开发奠定基础。
1 喷水推进泵运转参数确定
常见艉板式喷水推进器如图1所示,由进水流道、喷水推进泵、喷口和操舵倒航机构四部分组成。通常在分析喷水推进器直航状态下推进性能时不考虑操舵倒航装置。常用的喷口形状有收缩型喷口和平行喉部喷口两种[2]。在喷水推进器性能分析时通常假定为平行喉部喷口,使射流收缩截面面积正好等于喷口出流面积[2,3],如图2所示,即认为截面⑦与⑥重合。
船舶原理2(推进)习题
——————————————————————————————————————————————— 船舶原理2(推进)习题 第一章 1.除螺旋桨之外,船用推进器还有那些类型?简述他们的特点及所适用船舶类型? 螺旋桨,风帆,明轮,直叶推进器,喷水推进器,水力锥形推进器 螺旋桨:构造简单,造价低廉,使用方便,效率较高。 风帆:推力依赖于风向和风力以至于船的速度和操纵性都受到限制。仅在游艇,教练船和小渔船上仍采用 明轮:构件简单,造价低廉,但蹼板入水时易产生拍水现象,而出水时又产生提水现象,因而效率较低。目前用于部分内河船舶。 直叶推进器:可以发出任何方向的推理,操纵性好,推进器的效率高,在汹涛海面下,工作情况也较好,但构造复杂,造价昂贵,叶片保护性差极易损坏。用于港口作业船或对操纵性有特殊要求的船舶 喷水推进器:活动部分在船体内部,具有良好的保护性,操纵性能良好,水泵及喷管中水的重量均在船体内部,减少了船舶的有效载重量,喷管中水力损耗很大,故推进效率较低。多用于内河潜水拖船上,近年来也用于滑行艇,水翼艇等高速船上。 水力锥形推进器:构造简单,设备轻便,船内无喷管效率比一般喷水推进器为高,航行于浅水及阻塞航道中的船只常采用此种推进器。 有效功率:若船以速度v航行时所受到的阻力为R,则阻力R在单位时间内所消耗的功为Rv,而有效推力Te在单位时间内所作的功
——————————————————————————————————————————————— 为Te*v,两者在数值上相等,故Te*v(或者R*v)称为有效功率。 阻力试验R和V都可测。 3.何谓收到马力?它与主机马力的关系如何? 收到马力:机器功率经过减速装置,推力轴承及主轴等传送至推进器,在主轴尾端与推进器连接处所量得的功率称为推进器的收到功率Pd表示。 Pd=Ps*ηs→传递效率或轴系功率 4.推进效率。推进系数如何定义?如何衡量船舶推进性能的优劣? 推进效率:由于推进器本身在操作时有一定的能量损耗,且船身与推进器之间有相互影响,故有效功率总是小于推进器所收到的功率,两者之比称为推进效率,以ηd表示。 推进系数:有效功率与机器功率之比称为推进系数以P.C表示 P.C=Pe/Ps P.C=ηdηs 5.何谓船舶快速性?快速性优劣取决于那些因素? 快速性:指船舶在给定主机功率情况下,在一定装载时于水中航行的快慢问题。 ① 船舶于航行时所遭受的阻力要小,所谓优良船型的选择问题 ② 选择推力足够,且效率较高的推进器 ③ 选择合适的主机 ④ 推进器与船体和主机之间协调一致 第二章
喷水推进器进水流道参数化设计方法
第32卷第4期 2011年4月 哈尔滨工程大学学报 Journal of Harbin Engineering University Vo1.32№.4 Apr.2011
doi:10.3969/j.issn.1006—7043.2011.04.005
喷水推进器进水流道参数化设计方法
丁江明,王永生
(海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033)
摘要:为了提高喷水推进器进水流道的设计水平,改善其水动力性能、缩短设计周期、降低设计费用,研究了进水流道
的参数化设计方法.在该方法中,进水流道的三维几何结构采用11个动态关联的控制参数定量描述.改变这些控制参数
的值可自动调整流道的三维空间形状,实现流道几何的快速建模.在此基础上,利用计算流体力学方法对进水流道及船
尾流场进行数值计算,用进水流道的出流均匀度、流动分离程度、空化程度、流动损失程度以及变工况适用性等多项指标 对进水流道的流体动力性能进行综合评估.流道三维几何结构的参数化建模和综合流体动力性能的数值模拟这2个过
程迭代运用,可实现进水流道的优质、快速设计. 关键词:喷水推进;进水流道;参数化设计;计算流体力学
中图分类号:U664.34 文献标识码:A文章编号:1006-7043(2011)04-0423-05
Research on the parametric design of
an inlet duct found in a marine waterjet
DING Jiangming,WANG Yongsheng
(College of Naval Architecture and Power Engineering,Naval University of Engineering,Wuhan 430033,China)
Abstract:In order to satisfactorily design an inlet duct found in marine waterjets in a way that economically uses
喷水推进泵叶轮空化涡流的数值模拟研究
喷水推进泵叶轮空化涡流的数值模拟研究
郭嫱,王宇,黄先北,仇宝云(扬州大学电气与能源动力工程学院,江苏扬州225127)摘要:基于旋涡对空化的影响,本文采用考虑旋转修正的SST-CC湍流模型和基于涡识别修正的Zwart空化模型,对喷水推进泵叶轮内部空化涡流场进行数值模拟研究。分析了推进泵在不同空化数条件下的水力特性和空化现象,比较了不同种类涡识别方法在辨识空化涡流中的适用性。研究结果表明,数值计算得到推进泵的扬程、功率和效率等性能参数以及叶轮内的空化现象,与参考实验吻合较好。分析了叶片表面和叶顶间隙附近空化区域内的含汽量特性;针对推进泵叶顶间隙空化涡的辨识研究,对比了压力准则、涡量准则、Q准则、λ2准则和无量纲化的Ω准则,揭示了旋涡流动对空化形成的影响。关键词:喷水推进泵;空化;涡流;数值模拟;涡判据中图分类号:U664.34文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1007-7294.2022.01.004Numericalanalysisofthecavitatingvorticalflowinawater-jetpumpimpeller
GUOQiang,WANGYu,HUANGXian-bei,QIUBao-yun(CollegeofElectrical,EnergyandPowerEngineering,YangzhouUniversity,Yangzhou225127,China)
Abstract:Basedontheinfluenceofvorticesoncavitation,theSST-CCturbulencemodelwithrotationcor⁃rectionandamodifiedZwartcavitationmodelwithvortexrecognitioncorrectionwereusedtocalculatethein⁃ternalcavitatingvorticalflowinawater-jetpumpimpeller.Thehydrauliccharacteristicsandcavitationphe⁃nomenaofthewater-jetpumpunderdifferentcavitationnumberswereanalyzed,anddifferentvortexidentifi⁃cationmethodswereappliedtoidentifythecavitatingvorticalflow.Itisrevealedthatthecalculatedperfor⁃manceparameterssuchashead,powerandefficiencyofthewater-jetpumpandcavitationphenomenaintheimpellerareingoodaccordancewiththereferencedexperimentalresults.Thevaporcontentinthecavitationareanearthebladesurfaceandbladetipclearancewereanalyzed.Inthelightofidentificationofcavitatingvorticesintipclearanceofthewater-jetpump,thepressurecriterion,vorticitycriterion,Qcriterion,λ2crite⁃rionanddimensionlessΩcriterionwerecompared,andthecontributionofvorticalflowtothecavitationfor⁃mationwasrevealed.Keywords:water-jetpump;cavitation;vorticalflow;numericalsimulation;vortexidentification0引言
船舶喷水推进技术发展
船舶喷水推进技术发展
刘柱;孟凡立
【期刊名称】《交通建设与管理》
【年(卷),期】2004(000)011
【摘 要】1喷水推进技术发展概况喷水推进毕竟具有推进效率高、抗空泡性强、附体阻力小、操纵性好、传动轴系简单、保护性能好、运行噪声低、变工况范围广和利于环保等常规螺旋桨不及的优点。1.1喷水推进的主要技术发展进程在船舶喷水推进技术诞生的340年历程中,按时间顺序,大致经历了液泵式喷水推进、间歇式喷水推进、底板式喷水推进、尾板式喷水推进和舷外喷水推进5个阶段。从目前在船舶上的应用情
【总页数】2页(P40-41)
【作 者】刘柱;孟凡立
【作者单位】
【正文语种】中 文
【中图分类】U664
【相关文献】
1.船舶喷水推进技术发展 [J], 刘柱;孟凡立
2.船舶喷水推进技术发展 [J], 刘柱;孟凡立
3.助力中国船舶与海洋工程焊接技术发展——记中国船舶工业高效焊接技术指导组研讨会暨第五届中国船舶与海洋工程焊接技术发展论坛 [J], 王颖 4.喷水推进船航速预报的动量通量试验技术发展现状 [J], 蔡佑林;沈兴荣;孙群
5.船底全回转喷水推进器对船舶性能和建造的影响 [J], 梁慧君
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CFD在船舶喷水推进器设计与性能分析中的应用
第29卷第5期 2008年5月 哈尔滨工程大学学报 Journal of Harbin Engineering University Vo1.29№.5 Mav 2008
CFD在船舶喷水推进器设计与性能分析中的应用 孙存楼,王永生 (海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033) 摘要:为进一步深入研究喷水推进器的性能,讨论了计算流体力学作为一种先进手段在喷水推进器设计和性能分 析中的应用.通过求解雷诺时均的控制方程,计算了某喷水推进泵和“喷水推进器+船体”的流场.利用计算流体力 学(CFD)的后处理技术,分析了喷水推进泵的流动特点,发现了泵设计的不足并提出了可改进之处.CFD方法分析 “喷水推进器+船体”流动特性比传统理论方法更准确、细致、方便.借助CFD工具,可在模型试验之前对喷水推进器 的设计进行深入分析和优化设计,还可完成性能预报. 关键词:喷水推进;进流管道;泵;计算流体力学 中图分类号:U664.34文献标识码:A文章编号:1006—7043(2008)05—0444—05 Computational fluid dynamics for marine waterj et design and performance analysis SUN Cun—lou,WANG Yong—sheng (Colledge of Naval Architecture and Power。Naval University of Engineering,Wuhan 430033。China) Abstract:Computational fluid dynamics(CFD)is an economical and effective tool for marine waterjet de— sign and performance analysis.In this paper,the flow fields of a waterjet pump and a waterjet+hull sys— tem were calculated by solving the Reynolds—averaged Navier-Stokes(RANS)equations.The behavior of the flow field of the waterj et was studied with CFD post—processing technology.Shortcomings of the pump design were identified,and suggestions for improving the design were developed.It was found that the CFD method iS more accurate and convenient than traditional methods for analysis of a waterjet+hull sys— tem's performance.With the CFD tool,it is possible tO analyze and optimize a waterj et design long before a model can be made for testing:moreover the waterj et s performance can be predicted. Keywords:waterjet;inlet;pump;CFD 船舶喷水推进器主要由喷水推进泵、进流管道、 喷口和操舵倒航装置等组成.以往对喷水推进器的 研究大多采用理论分析与试验方法,但理论分析无 法预测泵内流。动特性,且对喷水推进器推力、功率 特性的求解存在很多简化.模型试验经费投入大,在 推进泵、进流管道的选型及优化设计时无法大量采 用. 随着计算机技术的迅速发展,计算流体力学 (computational fluid dynamics,CFD)在船舶喷水推 进器中的应用越来越广泛.G J Seil采用CFD商用 软件Fluent研究了叶轮轴旋转及雷诺数对进流管 收稿日期:2007—07—19. 作者简介:孙存楼(1982一),男,博士研究生.E-mail:sclhgd@126.COITI 王永生(1957一),男,教授,博十生导师. 道流场的影响¨ ;W G Park用滑移多区域方法 (sliding multi—block method)研究了进水口附近的 流场,在不同NVR条件下数值计算得到的速度场 和压力场与试验结果吻合非常好口];瓦锡兰公司的 N w H Bulten和R Verbeek用商业CFD软件对整 个喷水推进系统进行了数值计算和结果分析,用 MFR方法计算得到的推力和力矩值与瓦锡兰公司 内部计算喷水推进装置推力和力矩的方法得到的结 果吻合较好= .CFD作为数值计算的工具,可在推 进泵的选型、优化与性能预估、进流管道的优化与设 计、喷水推进器装船后的性能预报等方面为船舶推 进器设计者提供辅助分析,它减少了大量的模型试
喷水推进在现代舰艇的应用分析
第28卷第6期 2006年l2月 舰船科学技术 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY Vo1.28,No.6 Dec.,2006 文章编号:1672—7649(2006)06—0028—04
喷水推进在现代舰艇的应用分析
丁江明,王永生,刘承江,孙存楼 (海军工程大学,湖北武汉430033)
摘 要: 简要介绍了喷水推进的基本原理和优点;列举并分析了喷水推进在现代海军高速攻击艇、隐身型舰 艇、高速运输舰、护卫舰和驱逐舰等大中型舰艇、登陆舰及两栖攻击车辆上的应用,归纳了喷水推进在现代舰艇应用 的特点;最后就喷水推进未来在我海军的应用作了展望。 关键词: 推进装置;喷水推进;应用;舰艇 中图分类号:U664.34 文献标识码:A
Application and analysis of waterjet propulsion technology in modern warships DING Jiang—ming,WANG Yong—sheng,LIU Cheng-jiang,SUN Cun—lou (Naval University of Engineering,Wuhan 430033,China)
Abstract:The basic principle and main advantages are briefly introduced firstly.Then the applica— tions of waterjet propulsion technology in modern navy ships,which are sorted by types as fast attack crafts, stealth ships,high speed sealift ships,medium to large scale warships such as frigate and destroyer,landing ships and amphibious assault vehicles,are enumerated and some analysis is done.At last some features and prospects of the applications of waterjet propulsion in modern navy are summed up in this paper. Key words:propulsion plant;waterjet propulsion;application;warship
一款国外喷水推进器的三维反问题改进设计
一款国外喷水推进器的三维反问题改进设计
张明宇;林瑞霖;王永生;靳栓宝
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】2017(38)12
【摘 要】某厂家购置的国外喷水推进器装艇后与主机不匹配,不能完全消耗主机功率,导致艇航速较低。针对这一现象,在保持推进器转子叶片数、导叶数和推进器主体尺寸不变的前提下,采用三维反问题方法对叶轮和导叶进行了增载设计。研究采用CFD数值模拟方法对两推进器进行了平底船数值求解,结果表明:原推进器计算结果与自航试验吻合较好,验证了CFD数值模拟的可信性;新设计推进器解决了原推进器不能充分利用主机功率的缺陷而产生更大的推力,使预报航速从9.5kn提高到12kn,喷泵效率提高2%,喷口射流轴向能量分量提高8%。
【总页数】7页(P2699-2705)
【作 者】张明宇;林瑞霖;王永生;靳栓宝
【作者单位】海军工程大学动力工程学院
【正文语种】中 文
【中图分类】U664.34
【相关文献】
1.基于CFD的喷水推进泵导叶三维反设计研究2.泵喷水推进器分析与设计改进3.喷水推进器设计及水力性能预报方法4.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5.船舶高速喷水动力推进器设计与仿真分析 因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买
喷水推进装置的设计研究
喷水推进装置的设计研究
司占博;郑卫刚
【摘 要】喷水推进作为一种重要的船舶推进技术,具有低噪声、振动小、推进效率高等特点,所以被广泛应用在高性能舰船上.以30客位快艇为例,对啧水推进装置的设计进行了探讨研究,首先对喷水推进装置结构组成进行分析研究,在此基础上,通过对其受到的阻力特性和喷水推进装置的基本参数进行初步设计和计算,考虑最佳综合效果,选择泵及管路系统的设计参数,使设计达到最优化,提高船舶航行性能.目前,国内在啧水推进方面的研究主要集中于对喷泵本体的设计而对船机泵三者在不同工况下的动态配合研究相当欠缺.因此,深入研究和开发喷水推进技术对我国船舶制造、远洋运输业的发展具有重大意义.
【期刊名称】《机械制造》
【年(卷),期】2012(050)006
【总页数】3页(P94-96)
【关键词】喷水推进装置;阻力计算;主机选型;泵的选型
【作 者】司占博;郑卫刚
【作者单位】武汉理工大学轮机工程系 武汉430063;武汉理工大学工程训练中心
武汉430063
【正文语种】中 文
【中图分类】TH38;U674
相比于螺旋桨推进,喷水推进拥有诸多优点,主要表现在:推进效率高、噪声和振动小、操纵性能好、优良的浅吃水性能和良好的抗空泡能力[1]。这些优越性使喷水推进在高性能舰船、浅吃水船和高速船舶等领域拥有重要地位。但是设计喷水推进装置比较困难,因为喷水推进装置特性不仅与泵及管路系统特性有关,还与船舶航速-阻力特性及驱动泵的船舶主机特性有关[2]。船舶在不同航速及不同工作状况时阻力不同,因而需要喷水推进装置提供相应的推力来满足要求。
1 喷水推进装置结构简介
一般的喷水推进系统包括进出水管、操舵及倒车装置、推进泵装置[3],其结构布置如图1所示。
2 阻力计算
2.1 已知条件
▲图1 喷水推进装置简图
总长L=25.9 m;型深HD=1.45 m;型宽B=3.7 m;设计吃水T=0.55 m;航速V=25 kn(1 kn=1.852 km/h);载员:30人。
喷水推进器推力测量方法
喷水推进器推力测量方法
喷水推进器的推力测量方法有多种,以下是其中几种常用的方法:
1. 静态试验方法:将喷水推进器固定在一个测力传感器上,通过测力传感器测量喷水推进器产生的推力。这种方法适用于小型喷水推进器的推力测量,但不适用于大型喷水推进器。
2. 牵引试验方法:将喷水推进器固定在一个牵引台上,利用牵引台与称重传感器的组合来测量喷水推进器产生的推力。这种方法适用于较大型的喷水推进器,能够更准确地测量推力。
3. 动态试验方法:将喷水推进器安装在一个测试台上,通过测量测试台的加速度来计算喷水推进器产生的推力。这种方法适用于纵向推力较大的喷水推进器。
4. 水动力学测试方法:利用水池或水槽等设备,通过测量水的流动速度和压力等参数来计算喷水推进器的推力。这种方法适用于模拟实际工作环境下的推力测量,对喷水推进器的性能评估具有较高的准确性。
每种推力测量方法都有其适用的范围和特点,在具体应用中可以选择合适的方法进行推力测量。
