船舶喷水推进器特殊工况性能研究

“ 体一 推 进器一 主机 ” 船 匹配 研 究 表 明 喷水 推
进船有 别于 螺旋 桨推 进 船最 显 著 的 特点
最 薄弱
常工况 ） 推进泵 可有 效利 用 来 流 的动 能增 加进 流 的 ， 净正 吸头 ， 延迟 和 抑制 空 化 的产 生． 在部 分 推进 器 工 作 ， 在进行船 舶机 动时 （ 文称 为 特殊 工况 ） 如 加 或 本 ， 速 、 弯过程 中 ， 流 的净 正 吸头 要 明显 减 小或 低 于 转 进
第３ ２卷第 ７期
２１ ０ １年 ７月
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Ｖｏ１３ ． ２ Ｎｏ． ７
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作 ， 喷水推进船转弯 、 对 加速及部分推进 器工作时 的性能进行 了研 究． 助计算 流体力 学方法数值 模拟 特殊工 况喷水 推 借 进器 的流场 ， 从流体动力特性 角度分析特殊工 况易发生空化 的原 因． 建立 了某 喷水推进船推进装置及船 体阻力 的数 学模 型， 以空化限制线为约束 ， 研究特殊工况 避免产生空化 的使用 方法． 究表明 ， 研 喷水 推进船转弯时泵 的有效进 流净正 吸头
速及部分 推进 器工作时 喷水推 进器 的流场 ， 计算 和 比
较 了 ３种工况 有效 净正 吸 头及力 矩 等参数 的变化 规
图 ２ 喷 水 推 进器 转 速 与 航速 关 系曲线 Ｆｇ ２ Ｗ ａｅｊｔ ｏａｉｎ ｓ ｅｄ Ｖ ＵＩ ｕｌ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍ ｉ． ｔ ｅ ｔｔ ｐ ｅ ￣ ＳＩｈ ｌ ｓｅ ｄ ｄａ ａ ｒ ｒ ｏ Ｉ Ｓ ｇ
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环节从 柴油 机～ 螺 旋 桨推 进 中 的主机 变 成 了相应 的
喷水 推进泵 ． 喷水 推进 船 稳定 航 行 时 （ 文 称 为正 本
收 稿 日期 ：０ ００ －２ ２ １ －３０
该转 速下 泵 所 要 求 的 最低 限制 ， 推进 泵 容 易 产 生 空
化． 从设 计角度 减小泵 汽蚀 余量是 提高 推进泵 抗 空化
关键词 ： 喷水推进 ； 殊工况 ； 化 ； 特 空 汽蚀余 量
中图分类号 ：６ ４ ３ 文献标识码 ： 文章编 号 ：０６７ ４ （０ １ ０ －８７０ Ｕ ６ ．４ Ａ １０ －０ ３ ２ １ ） ７０ ６ －６
Ｒｅｅ ｒｈ ｏ ａｅｊｔ ｅｆｒ ｎ ｅｉ ｐ ｃａ ｒ ｏ ｄｔ ｎ ｓａ ｃ ｎ ｗ ｔｒｅ ｒｏ ｍａ ｃ ｎ ｓｅ ｉｌ ｐ ｗｏ ｋ ｃ ｎ ｉｏ ｓ ｉ
墨 ８ ５
泵或直航状态 的喷水推进器 ， 研究结 果 主要 用于指 导
泵的设 计或分析空化对 喷水推进器性 能 的影 响． 利用
｛ ８０
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７５
７０
数值方法研究喷水推进船特殊工况 的流体动力性能 很少见 报道． 本文用数值 方法模拟 了喷水 推进船高速转 弯 、 加
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作者简介 ： 孙存楼（９ ２） 男 ， １８ 一 ， 博士 ， — ａｌｓｌｇ ＠１６ Ｅ ｍ ｉ：ｃ ｄ ２ ｈ 王永生（９ ５） 男 ， １５ 一 ， 教授 ， 博士生导师． 通 信 作 者 ： 存 楼 孙
性能 的方法之 一 ， 已装 船使用 的喷水 推进泵 空化 性 但
・
８ ８・ ６
随舵角增大而减小 ， 高转速 、 高航速 时降低 幅度更大 ， 实际使用时应 限制高速时转弯 的舵角 ， 采取缓慢转弯 ； 加速过 程 中， 泵的汽蚀余量增加速 度要大于进流 的有 效净正吸头 ， 可采取分 段加速 的方法 预防空化 的发生 ； 部分 推进器 工作 时 ， 空化
裕 度 降 低 ， 弯 时 限 制 的最 大舵 角 更 小 ， 速 过 程 分 阶段 更 多 ． 转 加
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１２ ． ３种特殊 工况
律 ， 流动特性 角度 分析 空化 发生 的原 因． 从 建立 了某
喷水推进船主 机 、 动装 置 、 进器 及船 体 阻力 的数 传 推
喷水 推进器性 能 曲线 中 区分 空化 程度 的曲线称
为空化限制线 ． 空化 限制 线 为泵 的等 比转 速 曲线 ］ ， 可根 据泵试 验时扬程 随流量 的下降 程度计算 得到． 为 了保证泵 不 工 作 在 空化 区 ， 进 流 的有 效 净 正 吸头 泵
船 舶 喷 水 推 进 器 特 殊 工 况 性 能 研 究
孙存楼 ， 永 生 ， 斌 王 黄
（ 军工程 大学 船舶 与动力学院 ， 海 湖北 武 汉 ４ ０ ３ ） ３０ ３ 摘 要： 喷水推进船推进装置 中的薄弱环节 为 喷水推 进泵 的空化 而非 主机 的超负荷 ． 为预 防喷水推进 器在 空化 状态 工
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第３ ２卷
能 主要 与工况有 关． 近年来 ， 计算 流 体力 学被 广 泛应
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用 于喷水 推进 器流体动力性 能的研究 ， 过两相 流数 通
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值计算并利用 水 与常 温下 水蒸 气 的等值 面描 述推 进
泵 的空化性能 也有 报道 ， 该研 究 大多 针对 单 独 但
１ １ 喷水推进器 的性能 曲线 ． 工程实际 中 ， 了便于 推进 器 的选 型 ， 商会 提 为 厂
２
・
Ｎ Ｓ ＝ ＰＨ
ｐｓ
＋
ｇ
（ ） １一 １— （ ） ． （ ） １
供不 同型号 喷水 推进 器 的性能 曲线 ， 以供船 舶设计者
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学模 型 ， 以喷水推进器外 特性 曲线 中的空化 限制线为 约束 ， 提出预防特殊工况推进 泵空化 的具体措施 ．
Ｎ Ｓ 需大于泵 的汽蚀余 量 Ｎ Ｓ 喷水推 进船稳 定 ＰＨ ＰＨ．
航行 时泵进 流 的有效净 正吸头可表示 为
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１ 喷水 推进 船特 殊 工况描 述
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