船舶喷水推进器进水流道的一种参数化设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101901285A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101901285A(43)申请公布日2010.12.01(21)申请号201010227295.8(22)申请日2010.07.15(71)申请人中国人民解放军海军工程大学地址430033湖北省武汉市硚口区解放大道717号(72)发明人丁江明王永生(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称船舶喷水推进器进水流道的一种参数化设计方法(57)摘要船舶喷水推进器进水流道的一种参数化设计方法。该方法用18个相关联的参数来描述和构建平进口式进水流道的三维几何结构。其中，3个参数用于构建流道二维结构的整体轮廓，11个参数用于构建流道二维结构的局部形状，2个参数用于确定流道的进水口形状，2个参数用于确定流道的尾斜角和侧斜角。流道背部与船体的交界区以及流道的唇部等流动复杂的区域采用贝塞尔曲线构建。调整这18个参数可灵活地控制进水流道三维几何的形状。流道几何的参数化建模与流体动力性能数值计算联合使用能够实现流体动力性能综合兼优的进水流道的快速设计。该参数化设计方法与传统的设计方法相比设计周期短、费用低、效果好。CN109285ACN101901285A权利要求书1/1页1.喷水推进器进水流道的一种参数化设计方法，用18个参数来描述和构建进水流道的三维几何，通过改变参数值来调整进水流道的几何形状，并运用计算流体力学方法来评估流道的水动力性能来实现快速、灵活地设计性能优异的进水流道，其特征是：用3个参数来构建流道二维形状的整体轮廓，用11个参数来构建流道二维形状的细节结构，用2个参数来构建进水口形状，用2个参数来实现流道与船体的匹配，并结合进水口形状和二维形状通过放样生成进水流道的三维结构。2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征是：流道二维几何形状用水平直管段、圆弧弯管段、倾斜直管段、流道与船体过渡段以及叶轮轴五个部分组成，用水平直管段来提高泵进流的均匀度，用倾斜直管段来保证流道高度或长度发生较大变化时能够通过它来平滑过渡，流道与船体的过渡段采用四控制点贝塞尔曲线来构建。3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征是：流道二维形状的整体轮廓采用流道出口直径、流道高度和流道纵向总长度这三个参数来描述和构建，流道二维形状的局部结构采用水平直管段长度、倾斜直管段上边沿长度、倾斜直管段下边沿长度、唇部离尾板的距离、圆弧弯管段中心圆弧的半径、流道倾斜角、叶轮轴直径、以及流道斜坡贝塞尔曲线和流道唇部贝塞尔曲线的四个控制参数等11个参数来描述和构建。2CN101901285A说明书1/4页船舶喷水推进器进水流道的一种参数化设计方法一、所属技术领域[0001]本发明涉及船舶喷水推进器平进口式进水流道的设计，能实现水动力性能优良的进水流道的快速设计。二、背景技术[0002]进水流道是船舶喷水推进器从船底吸水的过流通道，其水动力性能对喷水推进器的推进性能影响十分显著。进水流道水动力性能优越与否不但影响到流道内的流动损失从而明显影响喷水推进器对来流动能的利用以及推进系统的推进效率，也明显影响船底水流进入喷水推进泵的通畅程度和出流的质量从而明显影响喷水推进泵的抗空化性能和振动与噪声性能。另外，进水流道的吸水过程改变了船尾的流动特性，对船体姿态和船体阻力产生明显影响，改变了船舶的推力减额。[0003]性能优良的进水流道要求出流尽量均匀、流道内部流动分离和空泡现象不明显、能充分利用来流动能并使流道的流动损失最小、并且在较宽的流量和航速变化范围内都能有效工作即适应性强。这对流道设计提出了较高的要求，需经过迭代和优化设计，通过反复修正几何形状，不断优化流体动力性能来满足要求。对于船尾空间狭窄、尺寸限制苛刻、工况变化范围大的喷水推进船舶，其进水流道的设计难度进一步增加。[0004]进水流道传统的设计方法一般是根据经验来构建几何结构并进行模型风洞试验或水洞试验来检验流体动力性能。传统的设计方法周期长，费用高，对经验的依赖大，且设计效果有限。三、发明内容[0005](一)要解决的技术问题[0006]为了克服传统的流道设计方法设计效果有限，对经验的依赖度大，设计周期长这一不足，本发明介绍平进口式进水流道的一种参数化设计方法，该方法用18个相关联的参数来描述和构建进水流道的三维几何结构，通过调整参数来调整流道结构，并运用计算流体力学(CFD)方法来评估流道的水动力性能，能够实现快速、高效、灵活地设计出流体动力性能综合兼优的进水流道。[0007](二)技术方案[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：进水流道参数化设计包括流道几何的参数化建模和流体动力性能数值计算与评估两个方面，遵循“几何建模-流体动力性能分析-修