常书平
- 作品数：22 被引量：200H指数：10
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- 相关领域：交通运输工程机械工程农业科学理学更多>>
- 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
- 喷水推进器进水流道内流场数值模拟与分析被引量：11
- 2010年
- 进水流道是喷水推进系统的关键部件之一,该部件性能优良与否直接影响到整个喷水推进系统工作性能的优劣.考虑到船底边界层对进水流道来流动量和动能的影响及喷水推进器各部件的相互作用,合理界定了喷水推进器数值计算所需的流场控制体,联用六面体结构化网格和四面体非结构化网格进行区域离散,选择κ-ε两方程湍流模型封闭RANS方程,采用稳态多参考系方法计算求解.分析和比较了船的航速和喷泵的转速对进水流道内流场的速度和压力分布的影响,评估了进水流道的出流均匀度、唇部最小压力点位置的偏移、空化可能性等多方面的性能.研究发现:航速的增加使流道出流变的不均匀,使唇部最小压力点的位置向下偏移;进水流道的出口、唇部和斜坡处是易发生空化的地方,应保证所在运行工况的三处静压力最小值均大于空化临界静压力值.
- 常书平王永生庞之洋丁江明
- 关键词：喷水推进进水流道计算流体力学数值模拟
- 用基于SST模型的DES方法数值模拟圆柱绕流被引量：19
- 2009年
- 分离涡数值模拟方法(DES)在物面附近求解雷诺平均Navier-Stokes方程,在其他区域采用大涡模拟方法。兼具前者计算量小的优点和后者能模拟大分离湍流流动、计算精度高的优势。采用基于剪切应力传输(SST)两方程湍流模型的DES方法对粘性不可压缩流体的圆柱绕流问题进行数值模拟。通过对所得的速度场、压力场、阻力系数Cd、升力系数Cl、斯特罗哈数St等结果的分析及与文献上的实验和计算数据的比较,说明DES方法对于层流及高亚临界雷诺数的圆柱绕流模拟是合理的。
- 常书平王永生庞之洋
- 关键词：圆柱绕流雷诺数水动力特性
- 基于CFD的喷水推进双体船横移运动水动力性能研究被引量：1
- 2010年
- 基于计算流体力学(CFD)理论,选用SST k-ω湍流模式封闭RANS方程,研究喷水推进双体船横向平移运动水动力性能。对喷水推进双体船模在不同横移航速下的粘性流场进行数值模拟,计算结果和水池拖曳试验结果进行比较,两者吻合较好,表明CFD可以用于双体船横移运动水动力性能研究。通过分析发现,双体船横移时的阻力随航速增加而快速增加;前片体阻力明显大于后片体;水动力作用点的位置随航速的改变幅度不大。准确掌握船体横移运动水动力性能,可为合理制定喷水推进器的控制策略,充分发挥喷水推进船优异的机动性和操纵性提供理论依据。
- 常书平王永生庞之洋丁江明
- 关键词：双体船喷水推进横移水动力计算流体力学
- 混流泵内流场压力脉动特性研究被引量：34
- 2013年
- 基于RANS方程和SST湍流模型,应用SIMPLEC算法,对混流泵内流场进行非定常数值模拟,分析了不同流量工况和不同转速工况时混流泵内4个代表性监测面上压力脉动的时域和频域特性。取非定常计算的功率平均值与试验值对比,证明该数值模型可较准确描述泵内流场特征。结果表明:混流泵内最大压力脉动在叶轮进口,从轮毂到轮缘脉动幅值递增;在叶轮进口和叶轮出口压力脉动频率主要为叶轮叶频,而导叶中间和导叶出口压力脉动频率与流量工况相关;偏离最优工况越远脉动越大,偏小流量对叶轮进口压力脉动影响明显;不同转速时最优工况压力脉动频率成分相似,脉动幅值随转速增加而增加。
- 靳栓宝王永生常书平苏永生
- 关键词：混流泵压力脉动非定常流场数值模拟
- 采用k-ε湍流模型的喷水推进器性能预报被引量：10
- 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：15
- 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
- 混流泵叶轮轴面流道设计及轴面速度场的求解被引量：3
- 2011年
- 基于Ωu=0的二元理论,用Matlab编程实现轴面速度场求解。采用五点四次Bezier曲线绘制混流泵叶轮的轮缘、轮毂轴面流线。轴面流道的进出口边取为垂直于旋转轴线的直线,采用等分进出口边间隔的方法划分准正交线,最后采用等分准正交线绕旋转轴一周所得圆环面积的方法获得了初始轴面流线。采用流线迭代法求解轴面流线,引入松弛因子T,有效地保证了计算的收敛。该方法可提高轴面流道的设计效率,较为精确地求解轴面速度场,为叶轮叶片的快速准确绘型奠定技术基础。
- 聂沛军王永生常书平
- 关键词：混流泵轴面流道BEZIER曲线
- 喷水推进器内非定常压力脉动特性被引量：19
- 2012年
- 基于RANS方程和SST湍流模型,对喷水推进器内非定常流场进行数值模拟.经网格无关性分析后,计算得到的功率、推力与试验值对比最大误差小于4%.分析了设计转速工况和自航工况时叶轮进口、叶轮出口、导叶中部和导叶出口压力脉动的时域和频域特性.结果表明:喷水推进器内最大压力脉动发生在叶轮进口;受不均匀来流影响,叶轮进口从80°至140°半径方向的压力脉动较大;在叶轮进口与出口处,压力脉动主要受叶轮叶频控制,从轮毂到轮缘脉动幅值逐渐增大;设计转速条件下,喷水推进器运行于设计航速工况时叶轮进口压力脉动最小;自由航行时,压力脉动频率与喷水推进器转速呈线性关系,脉动幅值随航速增加而升高.
- 常书平王永生魏应三丁江明
- 关键词：喷水推进压力脉动非定常流场叶轮数值模拟
