基于CFD新型喷射泵内流场数值分析.pdf

第38卷第1期
舰船科学技术
Vl.38,Nu.1
2016年1月
SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
016
基于CPD新型喷射泵内流场数值分析
陈宁,刘文豪,赖海清
江苏科技大学能源与动力工程学院,江苏镇江212003
摘要:主要对新型喷射泵进行模型建立以及内部流态分析,采用三维软件 Solid W orks建立模型,叶轮部分
采用升力法设计。基于CFD对不同工况下的叶轮叶片、流道等参数进行压力、速度分析,得到结论:随着叶片数的增
加,在相同工况下,叶片表面的压力分布逐渐均匀,叶轮内液流流动相对流畅,水力损失降低;叶片數的增加,增加了液
流与叶片之间的摩擦,使泵的效率降低
关键词;喷射泵;流态;升カ法;CFD
中阳分类号;U664.34
文献标识码;A
文章编号:1672-7649(2016)1ー0053~04doi:10.3404/j.isn.1672-7649.2016.1.011
Numerical analysis of flow field inside injection pump by CFD
CHEN Ning, LIU Wen-hao, LAI Hai-ging
School of Energy and Power Engineering, Jiangsu University of Science
and Technology, Zhenjiang 212003, China)
Abstract: This paper mainly established a new model of the jet pump and the analysis of its interna
flow pattern, 3D model was established by Solidworks, the traditional lifting design method was applied to
design the impeller part. Pressure and velocity were analyzed under the different working conditions, the
flow parameters based on CFD, conclusion: with the increase of blade number and under the same
conditions, the pressure distributions on blade surface was gradually uniform, the flow inside impeller was
relative fluency and the waterpower loss was reduced; pump efficiency was decreased because of increasing
the friction between the liquid flow and blade
Key words: jet pump: flow; lift method; CFD
1涡旋式喷射泵模型的建立和参数设置
与一般喷水推进器相比,新型喷射泵具有以1.1升カ法设计叶轮叶片
下优点;1)设计紧湊,安装时能够充分利用空
升力法是目前被广泛采用的泵叶片设计方法。设计
间,排水量损耗小;2)安装位置与船体齐平,参数主要依据参考文献[1],进出口速度三角形如图1
因此不会造成阻力増大,也不会产生与漂浮物发所示。首先求出,Un,va和a,叶栅进口处和叶栅出
生碰撞的危险,非常适合在极浅的水域内进行工口处做进出口速度三角形,主要参数如表1所示(
作;3)由于采用封装式设计,因此噪声低、振
考虑到喷射泵叶片的曲面复杂,计算域内蜗壳
动小,安装在游艇上可产生极大的舒适性。其在形状特殊,沿流动方向的曲线变化率较大,且
浅水域独特的优势也将有助于南海的开发,从目 Fluent软件包中 Gamhit I的建模能力有限,因此考虑
前国内喷水推进器的发展来看,还没有类似产品使用 Solidworks三维软件进行建模,最后进行各
出现。
部分的装配。模型如图2所示。
收稿日期:2015-06~23;修回日期;2015-07~01
作者简介;陈宁(1963-),男,教授,主要从事船舶动力方面的研究
万方数据
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舰船科学技术
第38卷
接对喷水推进器各壁面上的作用力进行积分,求和
得到推力,本文正是利用这种方法”计算推力。通
过对受力壁面积分求出喷水推进器每个壁面上的力
(包括压力和粘性力),然后将各个面上的力相加即
B
18 B2
得到喷水推进器产生的总推力。在X方向上,每个
面上的作用力为
图1进出口速度三角形
T=lp,dA+lo.dA。
Fig. i Import and export velocity triang
表1叶轮设计参数表
式中:右端第1项为压强对壁面产生的压力在X方
Tab. 1 The impeller design parameter list
向的投影;第2项为对壁面作用的粘性力在X方向
计算截面
的投影。X方向上的总推力为T.=7;s为泵体的各
序号
计算公式
单位
IⅡ皿ⅣVV
个受力面。
mnu32043555066780
CFD通过壁面积分得到推力与实船川阻力计算
2x=DTn/60(n=130 r/min )m,42,82.637,4433结果比较如表2和图2所示。
/s6.586.586.586.586.58
表2CFD计算与船舶阻力数据
Tab2 CFD calculation and data of ship resistance
m/s7.595,594.423.653.15
CFD计算推力/N
船舶阻
偏差/%
2+H)m/s19.22.635.843.951.9
航速/kn转速/pa4片5片6片N4片5片6片
13.015002212724632263424411-10.30.9-7.9
(°)20.5113.7910.588.617.52
5135017283186691713219236-11.3-3.0-12.3
mm215280352422494
9.0
1100
0604120171084512012-13.30.1-10.8
mm25.824.321.116.812.3
6.5
62107406
3565757.59.8-2.1
4.57n305436503067351-9.78.2-9.3
7=6
图2结构模型
R1.3
1.1
1.2参数的设置
在参考国内外关于喷水推进器性能CFD研究的
基础上4-?,首先选用一个较大的控制域对系统流
图3CFD计算结果和实船阻力对比
场进行模拟。假定流体为不可压恒温流体,进口边
Fig 3 CFD calculation results and actual ship resistance
界设置为速度进口边界条件,出口边界定义为压力
出口;喷射泵的壳体设置为壁面边界条件,包围
结果比较分析:在理想