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泵喷推进器水动力性能及尺度效应数值研究

Numerical study on hydrodynamic performance and scale effect of pump-jet propulsor

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【作者】 杨春郭春雨孙聪王超岳启辉

【Author】 YANG Chun;GUO Chun-yu;SUN Cong;WANG Chao;YUE Qi-hui;College of Shipbuilding Engineering,Harbin Engineering University;

【机构】 哈尔滨工程大学船舶工程学院

【摘要】 本研究对两种尺度下泵喷推进器的敞水性能进行了数值研究。数值模拟利用STAR-CCM软件,采用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方法和SSTk-ω湍流模型,利用全结构化网格对计算域进行离散处理,滑移网格用于处理转子和其他部件之间的相对运动。首先通过网格收敛性分析来验证本研究数值方法的可行性,数值计算结果与模型试验数据进行了比较,两者吻合良好;然后对两种尺度泵喷推进器模型的敞水性能进行了数值计算。通过获得两种尺度下的推力、扭矩等水动力系数以及对流场分布进行研究,表明实尺度推力系数要更大,扭矩系数更小;在高进速系数下,实尺度模型的整体效率比缩尺模型高9%左右;在相同进速下,缩尺模型的叶顶间隙涡会更早脱落。

【Abstract】 In this study,numerical study of the open-water performance of the pump-jet propulsor was carried out at two scales.Numerical simulation using STAR-CCM software,using Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) method and SST k-ω turbulence model,the computational domain is discretized with a fully structured grid,and a sliding mesh is used to handle rotors and other components relative motion between them.Firstly,the feasibility of the numerical method in this paper is verified by grid convergence analysis.The numerical calculation results are compared with the experimental results,and the two are in good agreement.Then,the open water performance of the two pump-jet propulsion models is numerically calculated.By obtaining the hydrodynamic coefficients such as thrust and torque at the two scales and studying the flow field distribution,it is shown that the real-scale thrust coefficient is larger and the torque coefficient is smaller;under the high advance coefficient,the overall efficiency of the full-scale model is about 9% higher than that of the scaled model;at the same advance coefficient,the tip clearance vortex of the scaled model will fall off earlier.

【基金】 黑龙江省自然科学基金(LH2021E042)
  • 【会议录名称】 第三十三届全国水动力学研讨会论文集
  • 【会议名称】第三十三届全国水动力学研讨会
  • 【会议时间】2022-10-28
  • 【会议地点】中国重庆
  • 【分类号】U664.3
  • 【主办单位】《水动力学研究与进展》编委会、中国力学学会、中国造船工程学会、重庆交通大学
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