FLUENT进速比对穿浪艇喷水推进器进水流道的影响(4)

(4)以喷水推进作为动力花所需的成本较高; (5)喷水推进器更换推进水泵的叶轮较为困难; (6)不能很好的利用船后的伴流[9]; 1.4 国内外喷水推进


   (4)以喷水推进作为动力花所需的成本较高;

   (5)喷水推进器更换推进水泵的叶轮较为困难;

(6)不能很好的利用船后的伴流[9];

1.4 国内外喷水推进技术的研究与应用现状

1.4.1 国际上喷水推进技术的发展现状

1.4.2 国内喷水推进的发展现状

1.5 研究方法与手段

1.5.1 理论研究

上世纪后期,以动量理论为基础的喷水推进理论正式被提出,在随后的几十年里,虽然喷水推进技术经历了一段发展迅速的时期,但这一基本理论却是基本不变,而且其核心部件——喷水推进泵——的设计理论也得到了迅速的发展[11]。可以这么说,喷水推进泵性能不断提高很大程度上归因于喷水推进泵设计理论的高速发展。早期的喷水推进泵一般是基于一元理论和二元理论来进行设计的,先应用一元理论进行初步的设计,然后再用二元方法进行详细的设计。

1.5.2 试验研究

用模型进行试验,并在试验所得到的的基础上来研究确定喷水推进器的性能是一种比较传统的方法,虽然该方法较为传统,但却是一个被普遍使用的方法。世界上绝大多数以喷水推进作为动力的船舶都通过这种传统的方法来研究和确定其性能。总而言之,通过试验来研究船舶喷水推进性能是一种十分重要的方法。

1.5.3  CFD数值计算研究

流体动力学的简称为CFD,全称为Computational Fluid Dynamics。CFD是在流体动力学中占据着较高地位而且十分重要的分支,是结合了近代计算机科学、数值模拟、流体力学相关知识,而且拥有超强生命力的交叉性学科,能够解决各类实际问题,还可以降低设计的成本、缩短设计的周期,保障设计的质量[12]。

近20多年以来,CFD正处于高速发展的阶段,不断进步的计算机技术为CFD打好了牢固的基础。CFD软件有着许多物理模型,对实验研究过程以及理论研究过程中复杂的流动问题有很好的解决效果[13]。例如不可压缩流动、可压缩流动、湍流、层流、非定常流动、定常流动等。随着我国科技水平与计算机水平的不断提高,CFD技术的应用面越来越广泛,不仅适用于喷水推进设备的性能分析,还适用于喷水推进设备的结构优化设计[14]。CFD软件之间还可以进行数值交换后再进行模拟计算,从而节约了研究者的大量计算时间,使得研究者有更多的时间和精力去研究问题本身。

1.6 存在的差距

我国越来越重视并时刻关注着喷水技术的研发进度,参与研发的科研工作者在研发工作中,也取得了很多重大的成果,我国的喷水推进技术正处于高速发展阶段。喷水推进技术不再是一种遥不可及的技术。但是即便是我国取得了许多重大的成果,我们也还是要承认一个摆在我们面前的事实:国内喷水推进技术与国际上的一些先进水平相比还是有一定的距离的,主要体现在以下一些方面:

   (1)未能将喷水推进技术广泛地应用在船舶上

   这二十多年来不仅是我国,其他国家的喷水推进技术也处于高速发展阶段,一些发达国家更是已经较为广泛地将喷水推进技术应用于高速高性能船舶领域了。而与之相对的,我国船舶行业还不能很好地将喷水推进技术应用于高速高性能船舶领域。虽然这十年以来有着一些进步,但不是很明显。

   (2)喷水推进产品系列化程度低

与螺旋桨的设计一般要求要做到一船一桨不同,由于进水流道能够起到一定的缓冲作用,所以喷水推进器的航速对功率不会产生太大的影响。Wartsila公司、Hamilton等著名公司为了满足不同船舶的需要,研究出了能够全面覆盖不同功率范围的系列化喷水推进产品。正因为如此,这些产品受到了许多客户的欢迎与好评。相比之下,我国在这方面的一些产品系列化水平低,适用范围狭隘,通常都是在已知船舶型号的基础上进行设计研发工作,因此产品的没有普遍性,功率设计不适合大功率型船舶使用,一般只适用于中小型功率船舶使用。除此之外,产品的相关配套技术水平也有待改善。