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原文传递系泊工况下喷水推进水动力和流场特性研究

论文题名：	系泊工况下喷水推进水动力和流场特性研究
关键词：	喷水推进;系泊工况;流场;水动力;物理试验;速度分布
摘要：	喷水推进舰船启动时的加速特性与系泊工况下的综合性能直接相关，舰船启动阶段喷水推进器发生空化会引起全船振动的加剧及辐射噪声的剧增，开展系泊工况下喷水推进器综合性能数值预报研究，对系泊工况下喷水推进器水动力和流场特性进行分析，有助于深入理解喷水推进舰船的启动特性并优化其加速策略，对于提升喷水推进舰船的战场生存力有着重要的军事意义。本文对系泊工况下喷水推进器和喷水推进船的水动力和流场特性开展研究，为排除多泵喷水推进系统中内外推进器在系泊试验中的干扰问题，系统分析了喷水推进器敞水和双泵喷水推进船在系泊工况下的水动力和内外流场特性等综合性能问题。同时，根据现有的四泵喷水推进船模开展系泊试验，分析转速和尾倾角变化等因素对流场速度分布的影响。本文得到了喷水推进器的敞水规律、双泵喷水推进船的水动力和流场规律以及四泵喷水推进船模试验方法和流场规律，为我国将来开展双泵喷水推进船模试验和四泵喷水推进数值模拟等研究提供了理论依据。本文的主要工作如下:基于计算流体力学的喷水推进器系泊工况下的性能研究。该部分首先构建了一套计算精度高、收敛性能优良的“喷水推进器+进水流道”的全离散模型;其次，开展了喷水推进器在不同位置（推进器进流盘面、推进器中纵剖面以及叶轮表面）的压力特性和流动特性研究，分析了流道回流等原因对流动规律和压力分布的作用以及所用模型可能产生空化的转速临界范围等问题;最后，对系泊工况下变转速喷水推进器的水动力特性的影响作出总结，为后文的喷水推进船在系泊工况下的水动力和流场特性研究奠定基础。　　系泊工况下喷水推进器船模的水动力、流场和脉动力特性研究。该部分构建了性能优良的“船体+进水流道+喷水推进器”的全离散模型，然后联系上一部分的研究内容，同时基于该模型研究了叶轮转速对喷水推进船模水动力性能的影响。其次，针对喷水推进器和船模的匹配问题，进口流道的回流现象以及喷水推进船模系泊试验中流场测量结果，分析了单侧单泵喷水推进器船模的内流场（获流截面、进口流道、喷口射流等截面）和外流场（推进器进流盘面、流道中纵剖面等截面）的轴向速度分布和湍流动能等现象。最后，联系流场预报结果对喷水推进器的喷嘴和叶轮周围的脉动压力的变化规律开展了分析。　　系泊工况喷水推进船模试验研究。该部分通过开展系泊工况的粒子图像测速试验，获得了喷水推进器船相应的微观与宏观特性，获流截面和流道进口截面的流场试验结果。最后，该部分对喷水推进船模变转速（比数值研究转速工况更多）和尾倾角工况的获流截面和流道进口边缘截面流场试验结果进行对比分析，为将来进一步开展系泊工况的喷水推进研究提供了试验基础。
作者：	何骞
专业：	船舶与海洋工程
导师：	赵大刚;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