不同空化数下螺旋桨叶片表面空蚀风险分布研究

探究了不同空化数下E779A螺旋桨叶片表面空蚀风险分布及其影响机制。采用大涡模拟（large eddy simulation,LES）方法和ZGB(zwart-gerbera-belamri)空化模型对不同空化数下绕E779A螺旋桨的空化流动进行了数值模拟研究,数值计算结果与实验结果吻合良好,预测的非定常空化形态与实验结果基本一致。在此基础上,基于改进的灰度值法开展了不同空化数下螺旋桨叶片表面空蚀风险研究。结果表明,改进的空蚀风险预报方法可以较好地预报空蚀风险。在其他条件一致的前提下,空化数的降低将使桨叶表面空蚀风险区域的覆盖面积增大,相应的表面空蚀风险强度最大值也将逐渐增加,桨叶表面中高空蚀风险覆盖面积随之增大。     

不同来流工况下泵喷推进器外流场特性分析

作为一种新型的推进方式,泵喷推进器得到了越来越广泛的使用,其外流场会影响推进效率,因此对外流场的研究至关重要。该文以泵喷推进器模型为研究对象,基于SST湍流模型对其外流场进行数值模拟,结果表明:实验和数值模拟结果吻合得较好;当进速系数较低时,导管出口的高速射流会卷吸周围的流体一起运动,并且射流半径减少至一定程度时不会随着进速的增加而改变;随着进速系数的逐渐增大,在导管入口处会产生流动分离,并形成负压区;射流场中湍动能最大区域出现在叶片半径75%处,并且射流场中的湍动能随着进速系数增加而减小。该研究有助于了解泵喷推进器外流场特性,为今后泵喷推进器的相关优化设计工作提供指导。     

大侧斜桨非定常空化流动结构的数值研究

为了对船后螺旋桨空化流动问题进行深入分析,本文基于大涡模拟(LES)方法和Zwart空化模型对非均匀来流条件下的大侧斜桨非定常空化演变及空化对桨叶周围流动结构的影响进行了研究.首先,采用三套系统加密的网格对非均匀流场中螺旋桨空化流动计算结果进行网格无关性验证以及不确定度分析,结果表明计算方法的可行性和可靠性较高.其次,深入分析了不同时刻空化演变过程的桨叶周围流动结构,结果表明大侧斜桨发生空化时,桨叶表面主要会有回射流、主流和梢涡等流动结构,并且随着空化逐渐向叶稍收缩推移,少量的片空化在叶梢附近被回射流抬升并被卷吸进入梢涡中.此外桨叶推力沿径向的分布结果分析表明,由于桨叶载荷在叶稍处得到了很好的卸载处理,因此梢涡空化强度较低.     

不同工况下无轴泵喷推进器间隙流动损耗特性数值分析

为研究无轴泵喷推进器间隙流动特性以及流动损耗机理,采用雷诺平均(RANS)方程对不同工况下无轴泵喷推进器周围流场进行数值模拟.该文首先进行了推进器水动力性能计算,通过与试验结果的比较,评估了湍流模型和网格数量对结果的影响.在此基础上,进一步采用柱坐标系下涡量输运方程和熵增理论,分析了不同工况下推进器间隙流动特征和能量损...     

大型抽水蓄能电站地下厂房结构自振特性分析

自振特性分析是抽水蓄能电站地下厂房结构振动研究的基础。以丰宁抽水蓄能电站地下厂房为计算实例,建立了变速机组段地下厂房结构的三维有限元模型。首先采用模态分析方法研究了不同边界条件对地下厂房整体结构及楼板、立柱、楼梯、风罩和机墩等局部结构自振特性的影响,然后分析了丰宁地下厂房可能存在的振源,并对厂房整体及局部结构进行了共振复核。结果表明,上下游边墙弹簧约束条件的增强可以有效提高厂房整体结构自振频率,但对楼板局部自振频率的大小影响不大,对楼梯自振频率也无影响。固定边界使厂房整体结构各阶自振频率显著增大,对楼板、立柱、风罩和机墩等局部结构自振频率影响也较大。在可能的振源作用下,厂房整体结构和各局部结构发生共振的可能性很小。     

抽水蓄能电站水泵水轮机组及厂房振动规律研究

本文选取不同水头段抽水蓄能电站,对水泵水轮机组和厂房结构开展联合测试,通过对测试结果分析,总结得出机组和厂房结构振动的基本规律,明确了无叶区内叶片过流频率的压力脉动通过蜗壳进一步传播,其倍频对应的脉动压力分量引发厂房局部结构的振动。不同电站的局部结构振动水平不尽相同,被测电站的水轮机层和母线层立柱振动普遍偏大。除此之外,还需对局部结构的细节予以关注,如楼板装修层对振动的放大效应等。     

非均匀流下桨叶侧斜对螺旋桨空化和压力脉动的影响

侧斜对螺旋桨的水动力性能及空化性能均有十分重要的影响,该文基于k-ωSST湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型对非均匀流条件下四个不同侧斜螺旋桨周围的非定常空化流动情况进行了数值模拟研究。首先进行了螺旋桨水动力性能和空化特性计算,通过与试验结果对比,评估了网格数量的影响以及计算方法的可靠性。在此基础上探讨了侧斜对空化形态以及压力脉动的影响,结果表明：适当地增大侧斜可以使螺旋桨的平均推力得到提升。此外,侧斜的增加可以使桨叶徐徐切入船尾伴流,从而使螺旋桨空化体积的变化趋于平缓,进而有效地降低压力脉动,抑制振动和噪声,提高船舶运行的安全性和舒适性。