国家自然科学基金(51009142) 作品数:26 被引量:194 H指数:10 相关作者: 王永生 常书平 丁江明 靳栓宝 苏永生 更多>> 相关机构: 中国人民解放军海军工程大学 武汉理工大学 中国人民解放军 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 总装备部科研项目 国防科技技术预先研究基金 更多>> 相关领域: 交通运输工程 机械工程 农业科学 兵器科学与技术 更多>>
出口环量分布对混流泵性能的影响 被引量:11 2014年 为了提高设计过程中对混流泵性能的可控制程度,开展了出口环量分布规律对混流泵性能的影响研究。基于三元反设计理论,将环量V u r在轴面流线方向上的偏导数作为载荷分布的控制参数,根据出口环量分布规律的不同设计了平均型、递增型和递减型3个混流泵叶轮。基于雷诺时均Navier-Stokes方程、SST湍流模型和多重参考坐标系模型对泵内流场进行数值模拟,对泵的效率、空化、叶轮出口的总压及轴面速度沿叶高的分布规律进行比较与分析。结果表明:递增型泵效率最高但空化最差,递减型泵性能正好相反;基于变出口环量分布的三元反设计方法能有效控制叶片不同叶高处的做功能力,递增型叶轮出口的总压和轴面速度随半径增加而增加的速度最快。 常书平 石岩峰 周晨 丁江明关键词:混流泵 叶轮 数值模拟 空化 喷水推进器进水流道及其格栅的优化设计研究 被引量:5 2014年 针对国内某型喷水推进快艇试航中航速未达设计值的问题,采用CFD数值实验的方法对该艇"船+喷水推进泵+进水流道+格栅"流场进行了数值计算,通过结果分析得到了该艇进水流道的设计缺陷。该研究从流道进水口、格栅、流道出口直径、背部曲线四个方面对进水流道进行了优化改进。优化后的系统"船+喷水推进泵+新进水流道+格栅"流场数值计算结果表明,进水流道优化后船的航速、推进效率等推进性能指标都得到了提高,使该艇在加装8根格栅的情况下能达到并超过设计航速。研究结果表明,喷水推进器进水流道及其格栅的性能会对船舶推进性能产生显著影响。 王绍增 王永生 丁江明关键词:船舶 喷水推进 进水流道 格栅 数值模拟 配气阀结构参数对活塞凸轮发动机性能的影响 被引量:1 2012年 为了研究配气阀结构参数对活塞凸轮发动机性能的影响,使用瞬态分析方法建立了发动机缸内热力过程的数学模型,并通过计算机仿真分析了各配气阀结构参数对发动机性能的影响。研究结果表明,配气机构的气道孔直径大于某一定值后,其对凸轮活塞发动机耗量和指示功率影响较小;在保证功率的前提下,减小进气角可以提高发动机的经济性;选择使活塞在回行开始时缸内压力降到背压值的预排气角,可以提高发动机的动力性;最佳的压缩角、预进气角可以通过本文的计算模型从多种方案中优选得到。 徐勤超 王树宗 练永庆关键词:活塞发动机 凸轮 配气机构 建模仿真 基于三维湍流数值模拟的余热排出泵叶轮优化设计 被引量:6 2011年 采用多块网格技术,利用六面体结构化网格和四面体非结构化网格相结合的混合网格离散计算域,采用稳态多参考系方法求解RANS方程,对余热排出泵内部的三维湍流流动进行数值模拟.为了增强数值模型的可靠性,对4种湍流模型的适用性进行了评估,其中剪切应力输运(SST)湍流模型计算值与试验值最接近.通过分析余热排出泵叶轮子午面和叶片通道间的流动,发现由于局部结构设计不合理使叶片进口边靠近前盖板侧有回流且叶片通道内有较大的旋涡和流动分离现象,流动损失较大.在保证导叶与蜗壳结构不变的前提下,通过调整叶轮盖板的曲率形状和修改叶片进口安放角和叶片型线对叶轮进行了优化设计,使叶轮内流场分布得到了有效改善.结果表明:优化后泵的流量和扬程都满足设计要求,且设计工况点的效率提高了约7%. 常书平 王永生关键词:叶轮 流场 数值模拟 基于CFD的混流泵空化特性研究 被引量:21 2012年 应用剪切应力输运(SST)湍流模型和基于Rayleigh-Plesset方程的混合物均相流空化模型,求解雷诺时均Navier-Stokes方程,对某混流泵在设计工况时的流场进行数值模拟.根据计算结果获取了泵的扬程衰减曲线,捕捉到泵内空化的发生、发展过程,对轻微空化、临界空化和严重空化3种工况下叶轮内空泡体积分布特性做对比分析.模拟结果表明:该泵空化性能满足设计要求;叶轮内空泡最初发生在叶片吸力面进水边靠近轮缘处,该空泡区随汽蚀余量降低逐渐向轮毂方向和叶轮出口方向延伸;轮缘空泡初生于叶片进水边,沿着叶缘翼型逐渐发展成一条长带;轮毂空泡集中于叶根翼型尾部,轮毂空泡体积分数明显大于轮缘;叶片各通道间空泡分布相似,严重空化时空泡造成叶片通道严重阻塞致使泵扬程急剧下降. 常书平 王永生关键词:混流泵 叶轮 空化 计算流体动力学 数值模拟 基于CFD的喷水推进泵导叶三维反设计研究 被引量:4 2017年 导叶整流效果不佳是某喷水推进船未达到设计航速的一个重要原因。介绍基于三维理论的喷水推进泵导叶设计方法,叶片形状通过给定轴面轮廓和环量分布规律后经迭代计算得出。基于计算流体力学工具建立描述喷水推进泵内流场的数值模型,采用六面体网格划分计算域,选用SST湍流模型封闭雷诺时均方程。通过周向动能与轴向动能的比值来评估导叶的整流效果,分析喷口直径和导叶轴面形状对喷水推进泵性能的影响规律。结果表明:三维反设计方法和CFD可在喷水推进泵导叶设计中发挥重要作用,导叶经优化设计后可使喷水推进泵推力提高约5%。 常书平 石岩峰 钱明军 姚丁元 李昆鹏关键词:喷水推进 导叶 反设计 环量 基于奇异分解和自适应BEM积分算法的水下航行体机械噪声预报 被引量:2 2011年 提出一种改进的声学边界元法(M-BEM)用于准确计算水下航行体发动机振动引起的近场辐射噪声。分别采用奇异分解技术和自适应边界元积分算法解决了Helmholtz积分方程在求解近场声压时出现的超奇异积分和奇异积分问题。采用一脉动球源的声辐射算例对方法进行验证,数值解与精确解误差小于1.5dB。结合有限元方法并考虑流固耦合作用预报了水下航行体机械振动噪声,将航行体近场声场可视化实现了主要发声部位的定位。进一步分析航行体的辐射声功率谱,对突出线谱噪声进行了定量分析。通过降低发动机环形隔振圈的刚度,使得突出线谱处的声功率向宽频域发生了转移,有效地抑制了线谱噪声,达到了减振降噪的目的。 魏应三 王永生 聂沛军关键词:机械噪声 采用k-ε湍流模型的喷水推进器性能预报 被引量:11 2012年 采用结构化网格离散计算域,利用稳态多参考系法求解RANS方程,对喷水推进器内流动进行数值模拟.为评估不同湍流模型在喷水推进器性能预报中的适用性,计算时分别采用了标准k-ε模型、RNGk-ε模型和Realizable k-ε模型.将计算值与厂商提供值进行对比,结果表明:3种湍流模型都可较好地预报喷水推进器的功率,最大误差小于3%,但在预报喷水推进器推力特性过程中差异较大.综合分析后认为其在喷水推进器性能预测中的表现优劣次序依次为RNGk-ε模型、Realizable k-ε模型和标准k-ε模型. 常书平 王永生关键词:湍流模型 喷水推进 计算流体力学 推力 功率 混流式喷水推进泵水力设计和性能预报 被引量:16 2011年 基于Matlab-Simulink平台开发了一套混流式喷水推进泵参数化水力设计程序,能快速优质完成混流式喷水推进泵设计时轴面投影图绘制、过流面积检查、流网绘制和逐点积分法叶片绘型等环节.采用CFD技术,通过几何建模、网格划分、边界初始和数值计算等步骤实现了对所设计混流式喷水推进泵的扬程、功率、效率和抗汽蚀性能的快速预报,并根据泵内具体流动细节为进一步改善结构、优化性能提供依据.通过实例阐述了混流式喷水推进泵CAD设计和CFD水力性能预报的各个环节,结果表明:基于此程序设计的混流式喷水推进泵达到了设计要求. 常书平 王永生 丁江明 聂沛军关键词:混流泵 喷水推进 CFD 水力设计 载荷分布规律对混流泵叶轮设计的影响 被引量:12 2013年 基于三元反设计理论,将环量vur沿轴面流线的变化梯度作为载荷分布的控制参数,采用两段抛物线来描述载荷沿轴面流线的分布规律.为了分析载荷分布规律对混流泵叶轮设计结果的影响,建立了"前载型"、"中载型"和"后载型"3种混流泵叶轮.基于雷诺时均的Navier-Stokes方程、SST湍流模型和多参考坐标系模型对3种叶轮内流场进行数值模拟,对叶轮的能量性能和叶片表面压力分布进行分析.结果表明:采用两段抛物线表示载荷沿轴面流线的分布规律是合理的,基于载荷分布的叶片三元反设计能有效控制叶片表面的压力分布特性;载荷峰值点越靠近导边,叶轮的扬程、功率和效率值越高;在设计流量工况,前载型叶轮与后载型叶轮的扬程、功率和效率的差别分别为18.30%,16.40%和2.01%;不同载荷分布时叶轮能量性能的差别随流量的增加而逐渐明显. 常书平 王永生 靳栓宝 苏永生关键词:混流泵 叶轮 载荷 数值模拟