原文传递
基于流固耦合的喷水推进器格栅结构动响应研究
| 论文题名： | 基于流固耦合的喷水推进器格栅结构动响应研究 |
| 关键词： | 喷水推进器;格栅结构;流固耦合;动力响应 |
| 摘要： | 近几十年来，随着喷水推进技术的快速发展，喷水推进器由于其独特的优势广泛应用于中高速船舶。而应用最广泛的喷水推进器为采用齐平进水流道的尾板式喷水推进器。这种喷水推进器进水流道入口均布置格栅用来阻挡杂物被吸入流道内部，从而威胁船舶航行安全。格栅部件虽然结构较为简单，但是目前相关研究表明，其设计的好坏对于喷水推进船舶的航速有着一定的影响。目前，有关布置在喷水推进器内部格栅在流体作用下的性能研究，如水动力、振动等，国内开展了一系列工作，但是对于格栅相关问题的研究较少且不够深入。本文采用流固耦合的数值计算方法系统地对格栅表面受力及其强度特性进行计算，进而分析格栅周围流场、表面受力及其强度特性的变化规律。从而对喷水推进器中的格栅部件的设计与优化提供一定的指导。 首先，结合以分离涡模拟(DES)湍流模型为基础的计算流体力学数值计算方法，建立进水流道+格栅与喷水推进泵+进水流道+格栅两套数值计算模型，对两套计算模型在不同航速、不同进速比、不同推进泵转速的条件下进行了数值计算，分析格栅表面受力、周围的流场分布特性，发现目前格栅周围流场的分布并不均匀，格栅表面受力呈现出一定的规律性。 接着，在上述计算流体力学计算结果的基础上，结合有限元(FEM)方法和流固耦合理论，以STARCCM+和ABAQUS为工具，建立了不同计算模型中格栅结构强度的单向流固耦合与双向流固耦合协同仿真计算分析方法，对布置在进水流道进水口处的格栅的强度特性进行计算，总结在不同计算模型、不同条件下格栅的强度特性，计算结果表明在高速工况下，目前使用的格栅伴随着结构失效的风险。 最后，根据目前已知的格栅剖面设计方法，在保证格栅厚度、长度、安装角等参数的前提下对目前格栅的剖面形式进行改进，形成两种新的对称剖面形式的格栅，然后基于上述建立的计算流体力学与流固耦合计算方法对其进行周围流场、结构静力强度、结构动力强度进行计算与分析，结果表明对称剖面形式格栅对于降低格栅局部应力有一定的帮助。 |
| 作者： | 郝磊 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 王超;王文全 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
