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首页优化喷水推进艇进水口设计:保持流通能力的格栅进水流道研究
本文档深入探讨了装有格栅的进水流道在高速巡逻艇喷水推进系统中的重要性。通过对一艘高速巡逻艇航速未能达到设计值的问题进行计算机流体动力学(CFD)分析,研究者发现了进水口和格栅设计不当导致的流量偏离是主要原因之一。这种设计缺陷会直接影响喷水推进泵的效率,从而影响船舶的动力性能。 作者王永生等人首先针对这一问题进行了细致的理论研究,他们提出了一个关键的设计准则——在格栅被安装后,进水口的流通能力应保持不变。这一准则旨在确保即使有格栅的存在,进水口仍能有效地引导和控制水流,以维持喷水推进系统的正常工作。 通过实际案例验证了这一准则的有效性,他们首先设计了一个理想的无格栅进水流道和进水口,然后在应用“流通能力基本保持不变”准则的基础上,对加装格栅后的进水道进行了优化设计。这种方法强调了在考虑格栅对水流影响的同时,保持进水口的性能稳定,这对于提升喷水推进系统的整体效能至关重要。 此外,文章还涉及到了船舶工程、喷水推进技术、进水流道设计、进水口构造以及格栅在水流控制中的作用等专业知识。作者使用了中图分类号U661.3,表明这是一篇关于船舶工程领域的研究论文,并采用了文献标志码A,表明其学术质量较高。文章的编号1671-4512(2012)10-0072-06,表明它发表在2012年10月的《华中科技大学学报(自然科学版)》上,具有较高的学术价值。 总结来说,这篇论文的核心内容是关于如何通过计算流体动力学手段优化装有格栅的进水流道设计,以确保在喷水推进系统中达到预期的性能,这对于提高高速巡逻艇的航行效率具有实际意义。
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第40卷 第10期
2012年 10月
华 中 科 技 大 学 学 报 (自 然 科 学 版)
J .Huazhong Univ .of Sci .& Tech .(Natural Science Edition)
Vol .40 No .10
Oct . 2012
收稿日期 2012‐02‐28 .
作者简介 王永生(1955‐) ,男 ,教授 ,E‐mail :
y
ongshengwang666@ 126 .com .
基金项目 总装备部科研项目 ;国家自然科学基金资助项目 (51009142) .
装 有 格 栅 的 进 水 流 道 进 水 口 流 通 能 力 的 研 究
王永生 王绍增 靳栓宝 常书平
(海军工程大学船舶与动力学院 ,湖北 武汉 430033)
摘要 运用计算流体动力学方法 ,分析了某喷水推进高速巡逻艇航速未达设计值的原因 ,对其中一个重要原
因“进水口和格栅设计不当造成喷水推进泵流量偏离设计值进而致使喷水推进泵效率降低”进行了分析 ,提出
了装有格栅的进水口“流通能力保持不变”的设计准则并应用于该实例进行验证 .在此基础上总结了装有格栅
的进水流道的一般设计方法 :先设计一个最优的无格栅进水流道及进水口 ,运用“流通能力基本保持不变”准
则再为加装格栅后的最优进水流道重新设计进水口 .
关键词 船舶 ;喷水推进 ;进水流道 ;进水口 ;格栅 ;流通能力 ;计算流体力学
中图分类号 U661 .3 文献标志码 A 文章编号 1671‐4512(2012)10‐0072‐06
Flow capacity of an inlet for intake ducts with grilles of marine waterjet
W an
g
Yon
g
sheng W an
g
Shaoz en
g
Jin Shuanbao Chan
g
Shu
p
ing
(Department of Mechanical Engineering ,College of Marine Power ,Navy
University of Engineering ,Wuhan 430033 ,China)
Abstract A trouble‐location on one of some causes that resulted in short of the design speed of a cer‐
tain fast patrol boat propelled by waterjet was carried out by computational fluid dynamics (CFD ) .
The cause is that the actual flow rate in waterjet pump is lower than the design flow rate ,because in‐
stalled grilles have blocked up the flow ,w hich leads to a fall in pump efficiency .A design rule for the
inlet with grilles of waterjet duct was put forward that a capability of flow should be kept constant
which was applied to a case study .A general design method for the inlet with grilles was suggested
that firstly an optimal waterjet duct and its inlet without grille was designed for good matching of the
p
ump ,and then the waterjet duct and its inlet with grille were redesigned for keeping the the capabili‐
ty of a flow constant .
Key words ship ; waterjet ;intake duct ;inlet ;
g
rille ;flow capacity ;computational fluid dynamics
(CFD)
喷水推进进水流道有吊舱式(也称冲压式)和
齐平式
[1‐2]
2 类 .吊舱式进水流道主要应用于水翼
艇 ,齐平式进水流道应用于大多数类型的喷水推
进船舶 ,包括传统的单体船 、双体船和表面效应船
等
[1]
.图 1
[3]
表示了齐平式进水流道在喷水推进
装置中的位置 .进水流道(连同进水口)起到了将
船底的水流传送到喷水推进泵(以下简称喷泵)进
口的作用 .喷泵将主机传递给叶轮的旋转机械能
量通过对水流做功转变成水流的流体能量 .高压 、
图 1 齐平式进水流道在喷水推进装置中的位置
高速水流通过喷口高速喷射 ,其反作用力即船舶
推力 .
进水流道出口即为喷泵进口 ,所以进水流道
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