高速艇噴泵葉頂間隙與軸向間距匹配和進(jìn)水流道流場(chǎng)特性數(shù)值模擬.pdf

1、噴水推進(jìn)具有操作性能好、抗空泡能力強(qiáng)、推進(jìn)效率高、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)性能好、變工況范圍廣等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代高速艇。噴泵和進(jìn)水流道作為系統(tǒng)最重要的部件關(guān)系到整個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)的性能。噴泵葉頂間隙流場(chǎng)的分布，葉輪和導(dǎo)葉體之間的軸向間距大小是影響噴泵效率和流場(chǎng)的重要因素，進(jìn)水流道的出口是水流進(jìn)入噴水推進(jìn)器的入口，流道的進(jìn)水口面積和形狀直接影響流道內(nèi)的流場(chǎng)，從而影響噴泵流場(chǎng)。研究不同葉頂間隙和軸向間距的匹配，優(yōu)化進(jìn)水流道進(jìn)水口面積對(duì)噴水推進(jìn)器的設(shè)

2、計(jì)有重要參考價(jià)值。本文以某高速艇噴泵為研究對(duì)象主要做了以下幾方面的工作：
　　1、運(yùn)用 UG建立噴泵的三維幾何模型和全流道模型，建立三種葉頂間隙0.5mm(2.6％D)、1mm(5.1%D)、1.5mm(7.6%D)D為葉輪直徑。參考泵的原始間距8.7mm，建立三種軸向間距為5.6mm、11.2mm、16.8mm，將兩者進(jìn)行匹配得到9個(gè)計(jì)算模型。對(duì)全流道模型分塊處理，在ICEM中進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分。
　　2、運(yùn)用ANSYS-

3、CFX對(duì)模型進(jìn)行模擬計(jì)算，通過泵的推力和效率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，模型的計(jì)算可靠。每個(gè)模型進(jìn)行9中不同工況計(jì)算，得到葉片的壓力和葉頂間隙壓力的分布以及對(duì)葉頂流場(chǎng)有決定性影響的間隙壓差曲線。
　　3、計(jì)算結(jié)果表明：在小流量工況下，軸向間距的增加使得葉片吸力面發(fā)生空化的負(fù)壓區(qū)增加，葉頂間隙增加使其減小。在額定流量工況下葉頂間隙和軸向間距的增加都使得葉片吸力面發(fā)生空化的負(fù)壓區(qū)減小，葉片壓力面出口段葉緣處高壓區(qū)減小。在大流量工況下葉頂間隙和軸向間

4、距的增加都使得低壓區(qū)和高壓區(qū)減小，葉頂間隙增加使得葉片壓力面出口端葉緣處高壓區(qū)增加，軸向間距增加使其減小。隨著葉頂間隙的增加，軸向間距對(duì)葉頂間隙的壓差影響由葉片出口段向進(jìn)口擴(kuò)展，軸向間距增加會(huì)弱化葉頂間隙增加對(duì)間隙壓差的影響，流量的增加會(huì)同時(shí)弱化兩者對(duì)間隙壓差的影響。
　　4、通過改變平進(jìn)口進(jìn)水流道的進(jìn)水口縱向長(zhǎng)度，得到4種不同進(jìn)水口面積，對(duì)4種不同IVR工況模擬計(jì)算。從流道的出口截面壓力分布、速度加權(quán)平均角、流道上下壁面壓力分布