艇后泵喷推进器线谱及宽带水动力的CFD模拟

doi:10.19423/j.cnki.31-1561/u.2025.177

船舶 ›› 2026, Vol. 37 ›› Issue (02): 102-109.DOI: 10.19423/j.cnki.31-1561/u.2025.177

艇后泵喷推进器线谱及宽带水动力的CFD模拟

杨淇凯^1,2,3, 李宁³, 杨晨俊^1,2,*

1.上海交通大学海洋工程全国重点实验室上海 200240;
2.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海 200240;
3.中国船舶及海洋工程设计研究院上海 200011

收稿日期:2025-11-18 修回日期:2025-12-23 发布日期:2026-04-28
通讯作者: 杨晨俊（1964—）,男,博士,教授。研究方向：船舶推进器水动力研究与设计。
作者简介:杨淇凯（2000—）,男,硕士研究生。研究方向：计算流体力学。李宁（1983—）,男,博士,研究员。研究方向：喷水推进泵噪声优化技术。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（U2341242）

CFD Simulation of Tonal and Broadband Hydrodynamic Forces on a Pump-Jet Propulsor Operating Behind a Submarine Hull

YANG Qikai^1,2,3, LI Ning³, YANG Chenjun^1,2,*

1. State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China;
2. School of Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China;
3. Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China

Received:2025-11-18 Revised:2025-12-23 Published:2026-04-28

摘要/Abstract

摘要： 泵喷推进器在艇后工作时产生的非定常力是潜艇振动与噪声的主要激励源之一,其精确预报是低噪声推进器设计的关键。该文针对自航状态下的泵喷推进器,分别采用非定常雷诺平均方法和大涡模拟方法,计算并预报其线谱力和宽带非定常力;对工作在SUBOFF艇后的泵喷推进器模型进行数值模拟,并分析了转子、定子的非定常力频谱特性。结果表明：线谱力(矩)主要出现在1倍和2倍叶频处,宽带力（矩）则在1倍叶频处存在驼峰。

关键词: 泵喷推进器, 线谱力, 宽带力, 雷诺平均, 大涡模拟

Abstract: The unsteady forces generated when a pump-jet propulsor operates behind a submarine hull are a major excitation source for hull vibration and radiated noise. Accurate prediction of these forces is therefore central to the design of low-noise propulsors. This study presents a numerical framework that couples the prediction of tonal forces via unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (URANS) equations with the estimation of broadband forces using large eddy simulation (LES). The framework is applied to a model-scale pump-jet installed behind the SUBOFF hull. Numerical simulations characterize the unsteady forces on the rotor and stator blades, yielding their respective tonal and broadband force spectra. The results indicate that the tonal force and moment fluctuations occur predominantly at the first and the second blade passing frequency (BPF), while the broadband force and moment spectra exhibit a distinct hump around the first BPF.

Key words: pump-jet propulsor, tonal force, broadband force, Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS), large eddy simulation (LES)

中图分类号:

杨淇凯, 李宁, 杨晨俊. 艇后泵喷推进器线谱及宽带水动力的CFD模拟[J]. 船舶, 2026, 37(02): 102-109.

YANG Qikai, LI Ning, YANG Chenjun. CFD Simulation of Tonal and Broadband Hydrodynamic Forces on a Pump-Jet Propulsor Operating Behind a Submarine Hull[J]. Ship & Boat, 2026, 37(02): 102-109.

参考文献

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