文章标题：体积力虚拟盘代替泵喷推进器叶片数值模拟及验证

文章作者：张锐
关 键 字：泵喷推进;体积力;敞水性能;操纵性;数值模拟
文章摘要：对采用泵喷推进器的水下航行器进行操纵性预报时，对真实推进器几何进行网格划分并求解时面临的计算周期长、计算开销大的问题。为提高求解效率、简化计算模型，提出采用体积力虚拟盘体代替推进器叶片几何的方法。在准稳态假设的基础上，不考虑航行器的机动运动对流场的影响，通过对航行器推进器的耦合流场进行稳态数值模拟，并对缩比模型拖曳试验，研究航行器推进器的耦合流场特性；在此基础上获得推进器包括定子、转子和导管在内的力矩系数、推力系数与进速系数之间的关系，进一步以虚拟盘体代替推进器叶片几何造型，建立简化仿真模型，通过等效变换方法求解虚拟盘体尺寸参数，对体积力虚拟盘替代推进器叶片情况下推进器的推进能力进行了仿真模拟。仿真结果表明，在误差允许条件下，体积力盘体替代真实叶片得到的数值模拟结果和实验值、实际叶片几何数值模拟仿真结果均比较接近，总推力误差和转矩误差均能控制在5%以内，结论替代方案用于操纵性预报具有较强的可行性。