喷水推进舰艇自航运动数值计算研究

鲁 航，张富毅，陈泰然，黄 彪，王国玉

（北京理工大学 机械与车辆学院，北京 100081）

0 引 言

与螺旋桨推进相比，喷水推进具有快速性和高机动性的特点，而且在抑制空泡和提高推进效率方面具有优势[1-2]，被广泛应用于两栖车辆、高速舰艇等航行体。喷水推进舰艇具有广泛的军民用前景以及巨大的发展潜力，未来战争对船舶提出了更高的需求，因此，推进器技术已经成为决定性因素，对喷水推进舰艇的运动开展研究具有重要的工程实践意义。

随着计算流体力学的发展与算法的进步，数值模拟在船舶研究中起到重要作用，可预先对试验研究进行模拟，减少人力物力投入。Carrica 等[3]结合非稳态单相流，采用重叠网格预报了迎浪线性规则波中DTMB 5512船模的运动。Jensen等[4]用CFD方法计算船体水动力，通过自由面捕捉分析了船舶运动过程中自由面兴波的影响。Guo等[5]采用CFD 对不同波长下船舶的垂荡及纵摇运动进行模拟，分析了其对波浪增阻的贡献。Young 等[6]采用STAR-CCM+以表面效应船上的喷水推进器为对象，研究了流动不均匀性和空化对转子和定子叶片水弹性响应的影响，结果表明，转子叶片的最大变形大约是转子半径的0.16%，约占间隙尺寸的31.5%。

Delaney 等[7]对某高速喷水推进艇进行了“艇体+泵”数值计算，研究了艇体对进流的影响，但未考虑自由液面。Duerr和Ellenrieder[8]对结合船体的喷水推进器内部速度场进行了数值模拟，结果表明流场速度不均匀性导致叶片受力分布不均匀。Takanori 等[9]以体积力模型模拟喷水推进泵的作用,用CFD 方法分析了“船+泵”的水动力性能，比较了喷水推进泵装船后船体的阻力变化。……