常书平
- 作品数：22 被引量：212H指数：11
- 供职机构：中国人民解放军更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国防科技技术预先研究基金总装备部科研项目更多>>
- 相关领域：交通运输工程机械工程农业科学理学更多>>
- 基于CFD的喷水推进泵导叶三维反设计研究被引量：4
- 2017年
- 导叶整流效果不佳是某喷水推进船未达到设计航速的一个重要原因。介绍基于三维理论的喷水推进泵导叶设计方法,叶片形状通过给定轴面轮廓和环量分布规律后经迭代计算得出。基于计算流体力学工具建立描述喷水推进泵内流场的数值模型,采用六面体网格划分计算域,选用SST湍流模型封闭雷诺时均方程。通过周向动能与轴向动能的比值来评估导叶的整流效果,分析喷口直径和导叶轴面形状对喷水推进泵性能的影响规律。结果表明:三维反设计方法和CFD可在喷水推进泵导叶设计中发挥重要作用,导叶经优化设计后可使喷水推进泵推力提高约5%。
- 常书平石岩峰钱明军姚丁元李昆鹏
- 关键词：喷水推进导叶反设计环量
- 喷水推进器进水流道内流场数值模拟与分析被引量：12
- 2010年
- 进水流道是喷水推进系统的关键部件之一,该部件性能优良与否直接影响到整个喷水推进系统工作性能的优劣.考虑到船底边界层对进水流道来流动量和动能的影响及喷水推进器各部件的相互作用,合理界定了喷水推进器数值计算所需的流场控制体,联用六面体结构化网格和四面体非结构化网格进行区域离散,选择κ-ε两方程湍流模型封闭RANS方程,采用稳态多参考系方法计算求解.分析和比较了船的航速和喷泵的转速对进水流道内流场的速度和压力分布的影响,评估了进水流道的出流均匀度、唇部最小压力点位置的偏移、空化可能性等多方面的性能.研究发现:航速的增加使流道出流变的不均匀,使唇部最小压力点的位置向下偏移;进水流道的出口、唇部和斜坡处是易发生空化的地方,应保证所在运行工况的三处静压力最小值均大于空化临界静压力值.
- 常书平王永生庞之洋丁江明
- 关键词：喷水推进进水流道计算流体力学数值模拟
- 用基于SST模型的DES方法数值模拟圆柱绕流被引量：20
- 2009年
- 分离涡数值模拟方法(DES)在物面附近求解雷诺平均Navier-Stokes方程,在其他区域采用大涡模拟方法。兼具前者计算量小的优点和后者能模拟大分离湍流流动、计算精度高的优势。采用基于剪切应力传输(SST)两方程湍流模型的DES方法对粘性不可压缩流体的圆柱绕流问题进行数值模拟。通过对所得的速度场、压力场、阻力系数Cd、升力系数Cl、斯特罗哈数St等结果的分析及与文献上的实验和计算数据的比较,说明DES方法对于层流及高亚临界雷诺数的圆柱绕流模拟是合理的。
- 常书平王永生庞之洋
- 关键词：圆柱绕流雷诺数水动力特性
- 基于CFD的喷水推进双体船横移运动水动力性能研究被引量：2
- 2010年
- 基于计算流体力学(CFD)理论,选用SST k-ω湍流模式封闭RANS方程,研究喷水推进双体船横向平移运动水动力性能。对喷水推进双体船模在不同横移航速下的粘性流场进行数值模拟,计算结果和水池拖曳试验结果进行比较,两者吻合较好,表明CFD可以用于双体船横移运动水动力性能研究。通过分析发现,双体船横移时的阻力随航速增加而快速增加;前片体阻力明显大于后片体;水动力作用点的位置随航速的改变幅度不大。准确掌握船体横移运动水动力性能,可为合理制定喷水推进器的控制策略,充分发挥喷水推进船优异的机动性和操纵性提供理论依据。
- 常书平王永生庞之洋丁江明
- 关键词：双体船喷水推进横移水动力计算流体力学
- 喷水推进流道格栅的流体作用力分析和强度计算被引量：5
- 2010年
- 某喷水推进船进水流道格栅多次发生断裂,并损坏了喷水推进泵。准确分析格栅所受到的流体作用力是探寻其损坏原因的基础。应用计算流体力学技术,对包括喷水推进泵、流道、格栅和船体在内的整个喷水推进系统内外流场进行数值模拟。在准确预报喷水推进器推力、功率特性的前提下,较准确地得到了格栅流体作用力。分析发现,栅条的侧向升力远大于迎流阻力,各栅条之间存在明显的相互作用力。运用计算所得的流体作用力对格栅进行了应力强度计算和形变位移分析,排除了格栅损坏的静强度致因的质疑。最后,为进一步探寻格栅损坏真正原因提出了建议。
- 常书平王永生庞之洋丁江明
- 关键词：船舶喷水推进计算流体力学
- 基于三维湍流数值模拟的余热排出泵叶轮优化设计被引量：6
- 2011年
- 采用多块网格技术,利用六面体结构化网格和四面体非结构化网格相结合的混合网格离散计算域,采用稳态多参考系方法求解RANS方程,对余热排出泵内部的三维湍流流动进行数值模拟.为了增强数值模型的可靠性,对4种湍流模型的适用性进行了评估,其中剪切应力输运(SST)湍流模型计算值与试验值最接近.通过分析余热排出泵叶轮子午面和叶片通道间的流动,发现由于局部结构设计不合理使叶片进口边靠近前盖板侧有回流且叶片通道内有较大的旋涡和流动分离现象,流动损失较大.在保证导叶与蜗壳结构不变的前提下,通过调整叶轮盖板的曲率形状和修改叶片进口安放角和叶片型线对叶轮进行了优化设计,使叶轮内流场分布得到了有效改善.结果表明:优化后泵的流量和扬程都满足设计要求,且设计工况点的效率提高了约7%.
- 常书平王永生
- 关键词：叶轮流场数值模拟
- 轴流式喷水推进泵水力设计和性能检验被引量：15
- 2011年
- 基于Matlab-Simulink建立了一套轴流式喷水推进泵计算机辅助设计(CAD)程序(其中叶轮采用升力法设计,导叶采用流线法设计),实现了其水力设计参数的快速选择与计算,直接得到了叶片流面的空间坐标,可方便进行三维几何造型.采用计算流体力学(CFD)方法,通过建立计算域、划分高质量结构化网格、定义边界条件、数值计算和后处理等步骤详细分析了所设计轴流式喷水推进泵内流场分布,并对扬程、效率等水力性能进行综合检验.通过实例详细阐述了轴流式喷水推进泵CAD设计和CFD水力性能预报的各个环节,结果表明该方法可快速、高效、优质的完成轴流式喷水推进泵的水力设计、性能评估和结构优化,对加速喷水推进泵的研发和促进喷水推进在国内应用具有积极意义.
- 常书平王永生靳栓宝
- 关键词：轴流泵导叶水力设计
- 高速摩托艇喷水推进器性能分析及其改进被引量：3
- 2013年
- 为改进某高速摩托艇喷水推进器推进性能,运用计算流体力学方法通过求解雷诺时均的控制方程,计算喷水推进泵和"喷水推进泵+进水流道+格栅+船体"的流场特性.利用CFX软件进行后处理,分析喷水推进泵和"喷水推进泵+流道+格栅+船体"的流场特性,针对其流道内存在涡流及推进效率偏低现象,提出对流道几何进行优化的处理方案.通过对进水流道进行优化设计,喷水推进效率提高6%.
- 彭云龙王永生常书平靳栓宝
- 关键词：喷水推进器性能分析
- 混流泵内流场压力脉动特性研究被引量：35
- 2013年
- 基于RANS方程和SST湍流模型,应用SIMPLEC算法,对混流泵内流场进行非定常数值模拟,分析了不同流量工况和不同转速工况时混流泵内4个代表性监测面上压力脉动的时域和频域特性。取非定常计算的功率平均值与试验值对比,证明该数值模型可较准确描述泵内流场特征。结果表明:混流泵内最大压力脉动在叶轮进口,从轮毂到轮缘脉动幅值递增;在叶轮进口和叶轮出口压力脉动频率主要为叶轮叶频,而导叶中间和导叶出口压力脉动频率与流量工况相关;偏离最优工况越远脉动越大,偏小流量对叶轮进口压力脉动影响明显;不同转速时最优工况压力脉动频率成分相似,脉动幅值随转速增加而增加。
- 靳栓宝王永生常书平苏永生
- 关键词：混流泵压力脉动非定常流场数值模拟
- 采用k-ε湍流模型的喷水推进器性能预报被引量：12
- 2012年
- 采用结构化网格离散计算域,利用稳态多参考系法求解RANS方程,对喷水推进器内流动进行数值模拟.为评估不同湍流模型在喷水推进器性能预报中的适用性,计算时分别采用了标准k-ε模型、RNGk-ε模型和Realizable k-ε模型.将计算值与厂商提供值进行对比,结果表明:3种湍流模型都可较好地预报喷水推进器的功率,最大误差小于3%,但在预报喷水推进器推力特性过程中差异较大.综合分析后认为其在喷水推进器性能预测中的表现优劣次序依次为RNGk-ε模型、Realizable k-ε模型和标准k-ε模型.
- 常书平王永生
- 关键词：湍流模型喷水推进计算流体力学推力功率
