武汉大学季斌教授:推进泵叶顶间隙空化水动力学

来源:欧亚娱乐网 作者:欧亚娱乐网站发布时间:2024-05-03 07:23:58

  叶顶间隙泄漏涡空化是在推进泵内部流场中的一种常见空化形式,它不仅会导致推进泵水力性能的下降,还会明显地增强推进泵的振动、噪声和空蚀,严重威胁推进泵及系统的安全,是工程实践中迫切地需要得到解决的问题。

  随着喷水推进泵理论研究和工程开发应用的日益成熟,近三十年来,喷水推进泵无论是在军用舰艇还是在民用高性能船舶,是在水面舰船还是在水下航行体,是在工程船舶还是在两栖车辆及无人载体上均得到比较广泛的应用。但是国内外对喷水推进技术和推进泵的理论研究,重点均放在水动力性能上,对空化和噪声虽有涉及,但广度和深度远不及水动力性能。随时代的发展,世界各国海军对舰船以快速响应能力、战斗能力和生存能力为核心的综合性能的要求与日俱增,在强调快速性、适航性与机动性的基础上,对舰船隐身性和智能化等方面提出了新要求。

  在舰船的隐身性能中,声隐身已成为提高海军综合突防能力、生存能力和作战效能,并取得战略技术优势的重要方法。降低推进泵水下辐射噪声,是实现舰船声隐身的主要途径。与传统的大侧斜螺旋桨相比,喷水推进泵的辐射噪声明显降低,喷水推进已变成全球各国最先进的核潜艇首选的推进方式。

  因此,研究喷水推进泵的降噪机理被提到了议事日程中。在推进泵内,非常快速地旋转叶轮的叶梢与泵壳之间不可避免地存在间隙,在叶片吸力面和压力面压差作用下,水流会通过叶顶间隙从压力面运动到吸力面(这种流动与主流场流向互相垂直,在透平机械领域通常称为二次回流),并在叶顶间隙形成复杂的涡系结构,包括叶顶间隙泄漏涡、叶顶间隙分离涡、诱导涡等。旋涡的涡心压力低,容易空化,使叶顶间隙泄漏涡空化往往早于毂涡空化和片空化产生,是影响空化临界转速的最主要的原因,也是衡量推进泵辐射噪声的主要的因素之一。

  推进泵叶顶间隙流发生在叶片梢部和泵壳之间,梢隙尺度小,涡系不仅流态复杂,而且稳定性差,研究难度大。该书作者尝试从机理研究出发,建立相应的数学模型,借助数值计算方式,配合适当的物理模型试验,对推进泵叶顶间隙水动力性能做多元化的分析、探讨,既有学术意义,又有工程应用参考价值,在国内外不多见。

  该书的出版有助于推进我国喷水推进技术基础理论研究的开展,提高喷水推进抗空化能力,降低水动力噪声,促进喷水推进技术在国防领域的应用。该书可作为高等院校相关专业师生及工程技术人员的参考工具。

  《推进泵叶顶间隙空化水动力学》以推进泵叶顶间隙空化为研究对象,较为全面地介绍推进泵叶顶间隙空化的试验测量技术、数值模拟方法、叶顶间隙泄漏涡识别技术、叶顶间隙泄漏涡的演变特性、空化对叶顶间隙流场的影响及其机制、推进泵间隙流场失稳及损失机理、推进泵间隙空化抑制策略等。

  本书适合流体机械领域,尤其是叶顶间隙泄漏涡空化流动方面的科研工作者、工程实践人员参考和阅读。

  季斌,男,江苏盐城,1982年10月生,博士,教授。主要是做水力机械/船舶海洋装备空化水动力学应用基础研究。主持国家自然科学基金5项(1项青年、3项面上、1项优青),发表SCI论文90余篇,7篇论文入选ESI高被引论文,1篇论文被评为“2015年中国百篇最具影响国际学术论文”,多篇论文获J. Hydrodyn.高被引论文奖,获省部级科技奖励4项,2015年入选湖北省“楚天学者计划”,2017年获湖北省杰出青年基金,2018年获周培源水动力学奖,入选爱思唯尔(Elsevier)中国高被引学者榜单(水利工程学科,2020年度)。

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