基于VG/VGJ的喷水推进进口流道流动控制方法

doi:10.19423/j.cnki.31-1561/u.2023.06.043

船舶 ›› 2023, Vol. 34 ›› Issue (06): 43-49.DOI: 10.19423/j.cnki.31-1561/u.2023.06.043

基于VG/VGJ的喷水推进进口流道流动控制方法

戴韧¹, 王忠杰¹, 陈榴¹, 樊丰凯¹, 王宗龙²

1.上海理工大学能源与动力学院上海 200093;
2.喷水推进技术重点实验室上海 200011

收稿日期:2023-10-10 修回日期:2023-11-13 出版日期:2023-12-25 发布日期:2023-12-28
作者简介:戴韧（1966-）,男,博士,教授。研究方向：叶轮机械气体动力学及流动控制方法。王忠杰（1998-）,男,硕士研究生。研究方向：流体机械设计。陈榴（1983-）,女,博士,副教授。研究方向：叶轮机械气体动力学及流动控制方法。樊丰凯（2001-）,男,本科。研究方向：流体机械设计。王宗龙（1976-）,男,博士,研究员。研究方向：船舶推进、流体力学实验技术研究。
基金资助:
国家自然科学基金（52276034）; 喷水推进技术重点实验室基金（6142223190102）

Flow Control Methods for Waterjet Inlet Duct by VG/VGJ Techniques

DAI Ren¹, WANG Zhongjie¹, CHEN Liu¹, FAN Fengkai¹, WANG Zonglong²

1. School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science & Technology, Shanghai 200093, China;
2. Science and Technology on Water Jet Propulsion Laboratory, Shanghai 200011, China

Received:2023-10-10 Revised:2023-11-13 Online:2023-12-25 Published:2023-12-28

摘要/Abstract

摘要： 平进口喷水推进器的进口流道背部流动分离所导致的喷水推进泵进流畸变,是喷水推进泵性能与推进器性能下降的主要原因。基于涡流发生器（vortex generator, VG）/射流式涡旋发生器（vortex generator jet, VGJ）抑制流动分离的理论,该文选择某型进口流道模型,在低速风洞上进行模型吹风实验,以模拟平进口进水流道内流动。通过测量进口流道壁面压力和喷水推进泵入口面总压分布,解释了VG/VGJ提升推进性能的机理,获得了VG/VGJ结构尺寸和安装位置对流动控制效果的影响规律。在低进速比（IVR=0.5）工况下,布置合理的VG/VGJ能提高进口流道总压恢复系数和喷水推进泵进流面轴向速度均匀度,可以增加近5%的推力。

关键词: 喷水推进, 进口流道, 涡流发生器, 总压畸变, 平行多子泵

Abstract: The decreased performance of the waterjet pump and the thruster is mainly caused by the inlet flow distortion of the waterjet pump due to the flow separation at the back of the inlet duct of the flush-type waterjet. A typical flush-type intake duct is selected for a waterjet based on the theory of suppressing the possible flow separation by using the vortex generator/vortex generator jet (VG/VGJ). The flow in the flush-type intake duct of the waterjet is then simulated by the blowing model test in the low-speed wind tunnel. The distributions of the static pressure on the wall of the inlet duct and the total pressure on the surface of the waterjet pump inlet were measured to explain the mechanism of promoting the propulsion performance by the VG/VGJ, obtaining the influence of the structural dimension and installation locations of the VG/VGJ on the flow control. At a low advance ratio (IVR=0.5), the properly installed VG/VGJ can improve the total pressure recovery coefficient of the inlet duct and the uniformity of the axial velocity of the waterjet pump inlet surface, resulting in an increase of thrust about 5%.

Key words: waterjet propulsion, inlet duct, vortex generator, total pressure distortion, parallel multi pump

中图分类号:

U664.34

戴韧, 王忠杰, 陈榴, 樊丰凯, 王宗龙. 基于VG/VGJ的喷水推进进口流道流动控制方法[J]. 船舶, 2023, 34(06): 43-49.

DAI Ren, WANG Zhongjie, CHEN Liu, FAN Fengkai, WANG Zonglong. Flow Control Methods for Waterjet Inlet Duct by VG/VGJ Techniques[J]. Ship & Boat, 2023, 34(06): 43-49.

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Flow Control Methods for Waterjet Inlet Duct by VG/VGJ Techniques

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