轴流式喷水推进器启动过程的瞬态特性

• 作者: 张富毅 鲁航 陈泰然 吴钦 黄彪 王国玉
• 来源期刊: 兵工学报
• 关键词: 喷水推进器 启动过程 瞬态特性 空化流动 自吸性能
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 页码范围: 1592-1603
• 页数: 12页
• 分类号: TJ810.3+31|U664.34
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-1093.2021.08.003

摘要

为分析轴流式喷水推进器启动过程的瞬态特性和自吸性能,提高启动过程轴流式喷水推进器的推进性能,开展了推进器启动过程的数值计算研究.在雷诺时均Navier-Stokes方程框架下采用SST k-ω湍流模型、Zwart空化模型和Free Surface模型对轴流式喷水推进器的启动过程进行数值计算,分析启动时间和水线高度对喷水推进器启动过程的瞬态特性影响;基于推进泵的试验数据对稳态数值计算方法进行验证,数值结果与试验数据吻合良好.研究结果表明:喷水推进器启动过程存在明显的瞬态特性,流量、扬程都迟滞于转速到达稳定状态,并且启动时间越短,滞后程度越严重;当转速达到0.6倍设计转速时,叶片前缘吸力面开始发生空化,无量纲空穴面积随着转速的增加而增加;在达到相同转速时,启动时间越长,无量纲空穴面积越小,叶片做功能力越强;以泵轴中心线为零基准线,当水线高度大于等于0.15倍叶轮直径时,喷水推进器可以在较短时间内将内部气体完全排出,水线高度越小,扬程和流量滞后越严重.