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喷水推进器叶轮非定常水动力性能数值研究
| 论文题名： | 喷水推进器叶轮非定常水动力性能数值研究 |
| 关键词： | 装船喷水推进器;叶轮;非定常水动力性能;数值模型 |
| 摘要： | 真实工作状态下的装船喷水推进器性能与独立喷水推进器各方面性能存在明显的不同。喷水推进器叶轮进流由于受到船体阻滞及流道阻滞作用会产生明显的不均匀性，该不均匀性会在喷水推进器叶轮表面产生非均匀载荷，压力分布不均极易在叶轮表面产生空泡和噪声，进而影响喷水推进器的空化和噪声性能，正常安装于船舶上的喷水推进器叶轮体现出明显的非定常水动力性能。分析喷水推进器叶轮在不同工作状态下的非定常水动力性能具有一定的理论研究和实践指导意义。 本文拟基于求解RANS方程的CFD方法对装船后喷水推进器叶轮的非定常水动力性能进行研究，建立安装有两个喷水推进器的INSEAN2340模型，完成该模型在三维黏性流中的非稳态数值计算，对喷水推进器启动阶段和进流平稳段两个阶段内喷水推进器的非定常水动力性能进行分析。其中，真实的旋转通过滑移网格模型实现，对基于滑移网格的网格划分方法、网格数量、计算域与边界条件及湍流模型的选择等诸多方面进行讨论，论证数值计算精度。 启动阶段的研究重点关注时域内喷水推进器流道内水流的流动特性，观测流动特征现象，通过对叶轮进流盘面不同时刻的轴向速度分布、平面点矢量及流线分布等的分析，体现出叶轮进流盘面的非均匀性程度及变化规律，并讨论启动阶段叶轮的水动力性能在时域内的变化情况。 进流平稳段关注叶轮水动力性能的周期性变化，分析叶轮叶片不同叶剖面在不同位置处的的瞬态压力系数分布规律，对比研究不同叶剖面不同弦长处的表面载荷波动状况及规律，完成进流平稳段某一周期内叶轮整体和单独叶片的水动力性能对比分析。 总而言之，论文的核心是研究装船喷水推进器叶轮的非定常水动力性能分析。采用阶段性分析方法对启动阶段和进流平稳段的复杂内流场信息及叶轮表面载荷进行研究，从而对喷水推进器叶轮的水动力性能表现有一个更为全面的认知。数值计算研究过程中的模型建立、计算方法、内流场分析方法及数值计算结论对于后续其他同类型研究有一定参考意义。 |
| 作者： | 郑晓光 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 郭春雨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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