【摘要】：近十幾年來,噴水推進裝置以其推進效率高、操縱性能好、振動噪聲小等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于各種高性能船舶。操舵倒航機構(gòu)作為噴水推進系統(tǒng)的操縱裝置,其水動力性能的優(yōu)劣關(guān)系到整個噴水推進系統(tǒng)的性能好壞,設(shè)計不當(dāng)反而會損害船舶的快速性與操縱性。因此,預(yù)報研究噴水推進操舵倒航機構(gòu)的水動力性能,對保障所設(shè)計噴水推進系統(tǒng)的優(yōu)良性能,乃至對噴水推進技術(shù)的完善和發(fā)展都非常重要。本學(xué)位論文對噴水推進操舵倒航機構(gòu)的水動力性能進行數(shù)值研究。論文總結(jié)了國內(nèi)外現(xiàn)有的典型噴水推進操舵倒航機構(gòu)及各自的優(yōu)缺點與應(yīng)用范圍,介紹了用于數(shù)值研究的CFD基本理論和方法;采用動量理論對操舵倒航機構(gòu)進行水動力分析,對目前常用的兩種倒航裝置給出了其倒航推力的計算公式。論文對一種平進口式噴水推進器進水流道建立數(shù)值模型,應(yīng)用CFD軟件Fluent對直航、倒航和斜航等三種航行狀態(tài)下噴水推進器流道內(nèi)的三維粘性流動進行了數(shù)值模擬,分析了操舵倒航機構(gòu)對噴水推進器水動力性能的影響。直航條件下的計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)相比吻合良好,驗證了數(shù)值模型和數(shù)值方法的有效性。在此基礎(chǔ)上,論文從流場的壓力分布、速度分布和有無轉(zhuǎn)軸等方面比較和分析了不同航行狀態(tài)對流場特征的影響。結(jié)果表明,倒航和斜航狀態(tài)下流道內(nèi)的流場更不均勻,壓力更低,更易發(fā)生空化和流動分離現(xiàn)象。本文的研究結(jié)果可為噴水推進操舵倒航機構(gòu)的設(shè)計與改進提供一定的參考。
【圖文】：

四種典型噴水推進器操舵倒航機構(gòu)進行介紹。3.2.1 蝶形倒航裝置William Hamilton在1954年成功研制出Hamilton噴水推進器，如圖3-4所示。此后，新西蘭的 Hamilton Jet 公司不斷改進和研發(fā)噴水推進裝置，奠定了其在噴水推進技術(shù)研究和應(yīng)用方面的領(lǐng)先地位。如今，Hamilton Jet 公司的主要產(chǎn)品 HJ 系列、HM 系列和 HT 系列噴水推進裝置，憑借其優(yōu)異的可靠性和操縱性等成為了高性能船舶的最佳選擇。其中 HJ 系列噴水推進器動力范圍是 260-900 千瓦，能夠推進最高時速 50 節(jié)、最大長度 20 米的船舶。HM 系列的噴水推進器可用于惡劣海況環(huán)境中高速航行的船舶，其 3500 千瓦的動力可以驅(qū)動 20-60 米長度的船舶達到 50 節(jié)航速。HT 系列噴水推進器代表著未來噴水推進技術(shù)的革新，采用混流式噴水推進泵

圖 3-4 首款 Hamilton 噴水推進器“Quinnat”Fig. 3-4 First type of Hamilton Waterjet named “Quinnat”Hamilton Jet 公司的操舵倒航機構(gòu)如圖 3-5 所示，，在分類上應(yīng)該屬于外部導(dǎo)放斗型式，向兩舷反折噴口噴出的高速水流。由圖可以看到，該操舵倒航機揮舵效的是接在噴口后的導(dǎo)流扉，通過偏轉(zhuǎn)來改變噴流的轉(zhuǎn)向。該操舵倒航的倒車斗鉸支點位于推進泵軸線之下，做倒航運動時，通過液壓油缸推動操使倒車斗掩蓋噴口后，噴出的水流就在倒車斗內(nèi)被重新分配方向，朝船首向噴出。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U664.34

【參考文獻】

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本文編號：2623533