CFD方法在喷水推进器推力计算中的应用研究

"该研究论文主要探讨了喷水推进器推力的计算方法，特别是通过CFD（计算流体动力学）技术进行分析。作者简要介绍了获取推力的理论、试验以及数值计算方法，并专注于动量流量法和壁面积分法在CFD中的应用。研究中使用了多块网格技术，结合六面体结构化网格和四面体非结构化网格的混合网格，以解决RANS方程，模拟整个流场。k-ε湍流模型和标准壁面函数被用于数值计算。通过对假想流管分界面和进口面的处理，研究了动量流量法的计算推力过程，并将两种方法的结果与厂商数据进行对比，证明了CFD方法在研究喷水推进器性能上的有效性和可靠性。" 本文是一篇自然科学领域的学术论文，发表于2008年，由刘承江等撰写，得到了国防"十一·五"预研项目的资助。文章关注的是船舶工程中的一个重要问题——喷水推进器的推力计算。推力是决定舰船速度的关键因素，而喷水推进作为一种特殊推进方式，其推力的测量和预测相对于传统螺旋桨更为复杂。 研究者采用计算流体力学（CFD）技术，这是现代流体动力学中常用的一种数值模拟手段，可以对流体流动进行精确预测。CFD方法包括动量流量法和壁面积分法，这两种方法都是计算推力的有效工具。在实际应用中，研究者利用多块网格技术对计算区域进行离散，确保了计算的精确性。此外，稳态多参考系方法解决了雷诺平均 Navier-Stokes (RANS) 方程，这有助于理解复杂的流场动态。 论文还讨论了k-ε湍流模型和标准壁面函数的应用，这些都是处理边界层湍流现象的常见方法。通过这些模型，可以更准确地模拟流经喷水推进器的水流行为。作者还对动量流量法中的关键步骤进行了深入分析，即确定假想流管分界面和进口面，这对于正确计算推力至关重要。 通过对比CFD计算的推力结果与制造商提供的数据，研究者证实了所采用的计算方法的准确性和一致性。这一研究对于提升喷水推进器性能的预测能力，以及推动喷水推进技术在中国的发展具有重要意义，特别是在高速舰船和需要高机动性的军事船舶领域。随着喷水推进技术的进步，这类研究为优化设计和提高推进效率提供了科学依据。