为了降低泵喷推进器的辐射噪声，借鉴航空发动机"处理机匣"技术，在泵喷推进器导管内壁上开设凹槽结构，达到降低泵喷推进器转子梢涡强度、抑制梢涡空化的目的。针对某型泵喷推进器，采用结构化网格，对比分析了无凹槽和有凹槽喷泵喷推进器的梢涡强度，结果显示，导管凹槽能够有效削弱梢涡强度；分析了湍流模型、网格数量和时间步长对计算结果的影响，初步建立了导管凹槽梢涡抑制效果的数值计算方法，研究结果为泵喷推进器梢涡控制提供了新的技术路径和技术支撑。
In order to reduce the radiation noise of pump jet thruster, the casing treatment technology of aero-engine is referenced and we add groove structures on the inner wall of the pump nozzle for the purpose of reducing the intensity and suppressing cavitation of tip vortex. We compare the intensity of tip vortex of pump jet thruster with groove between the one without groove by using structural mesh. Numerical tests demonstrate that duct groove can effectively weaken the intensity of tip vortex for a certain type of pump jet thruster. The influence of turbulence model, quantity of mesh, and time step on the calculating results is also analyzed and we establish numerical methods of suppression effect of tip vortex. The research can provide a new technological path and technical support for tip vortex control of pump jet thruster.
2020,42(3): 57-62 收稿日期：2018-07-05
DOI：10.3404/j.issn.1672-7649.2020.03.012
分类号：U661.31
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51579243）
作者简介：张凯(1995-),男,硕士研究生,主要从事水动力性能研究。
参考文献：
[1] 朱锡清, 唐登海, 孙红星, 等. 船舶螺旋桨低频噪声研究[J]. 船舶力学, 2000, 15(1):50-55
ZHU Xiqing, TANG Denghai, SUN Hongxing, et al. Study of frequency noise induced by propeller[J]. Journal of Ship Mechanics, 2000, 15(1):50-55.
[2] GAO Hong, LIN Wanlai, DU Zhaohui. Numerical flow and performance analysis of a water-jet axial flow pump[J]. Ocean Engineering, 2008, 35(2008):1604-1614.
[3] 饶志强, 李巍, 杨晨俊. 定子参数变化对其前置定子导管桨性能的影响[J]. 上海交通大学学报, 2013.
[4] 时立攀, 熊鹰. 导管型推进器设计及其水动力性能研究[D]. 武汉:海军工程大学, 2015.
[5] 胡健, 耿冲, 冯峰. 基于大涡模拟的螺旋桨梢涡数值分析[J]. 华中科技大学学报(自然科学版), 2017, 45(11):68-73.
[6] 姬亚鹏. 分离涡方法对梢涡中脉动量的数值模拟[D]. 上海:上海交通大学, 2014.
[7] 蒲汲君, 熊鹰. 三维水翼梢涡流场数值研究[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(1):8-13.
[8] 宋明太, 刘进, 彭晓星, 等. 椭圆水翼梢涡空化噪声研究[C]//全国水动力学研讨会. 2014.
[9] 邢文萍, 王天奎. 螺旋桨梢部卸载和叶片侧斜对降低脉动压力的作用[J]. 中国造船, 1983(2):29-38.
[10] 徐力平. 轴流压气机的旋转失速的生成及其主动控制. 英国应用力学前沿课题选介. 北京:科学出版社, 1996.
[11] 朱俊强, 刘志伟. 轴流压气机的旋转失速的生成及其主动控制. 英国应用力学前沿课题选介. 北京:科学出版社, 1996.
[12] 卢新根, 楚武利, 朱俊强, 等. 轴流压气机机匣处理研究进展及评述[J]. 力学进展, 2006, 36(2):222-232.
[13] 卢新根, 楚武利, 张燕峰. 跨音速压气机间隙流与处理机匣相互作用分析[J]. 西安交通大学学报, 2006, 40(11):1357-1360.
[14] DEHGHAN M, BASIRAT TABRIZI H. Turbulence effects on the granular model of partical motion in a boundary layer flow[J]. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 2014, 92(1):189-195
