喷口大小对穿浪艇喷水推进器性能的影响(附件)【字数：16403】
由于喷水推进在航行领域的优点众多，如较好的操纵性、极高的推进效率、强大的抗空泡性能、振动程度小的特点优势，在以高性能船舶为代表的现代船舶上已经实现了广泛应用。所以本文研究的就是不同喷口大小对于喷水推进性能的影响。通过在gambit软件上对于已经建好的喷水推进器模型的网格划分，以及定义不同的交界面，进水口，喷水口，固面。从而得到划分好的网格模型，再将模型导入fluent软件，然后在fluent软件中定义边界条件，初始速度，网格交界面等初始条件后，运用fluent软件进行迭代计算，当收敛后，观察迭代图形，速度矢量图，压力分布图等等，然后在螺旋桨转速不变的情况下，改变初始的进水速度大小，再对上述步骤进行重复，从而得到不同的迭代图形，速度矢量图等，再经过对比分析得出结论。过大过小的喷口对穿浪艇的推进性能都不适合，进速比对推进性能存在较大影响。通过最佳进速比可以确定最佳喷口大小。在进速比相同的情况下，100，90，80三种喷口模型以100的喷口模型性能最优。关键词CFD，喷水推进，gambit，fluent，网格划分
目录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2 CFD数值模拟 3
第二章CFD软件介绍与模型选择 5
2.1 关于Fluent软件 5
2.1.1 Fluent软件的特点[11]： 6
2.1.2Fluent可以解决的问题【12】 7
2.2网格划分（mesh） 9
2.2.1边界层网格 10
2.2.2生成网格【14】 11
2.3 Gmbit的界面介绍与应用 12
2.4fluent的基本操作与应用 13
2.4.1网格文件的读取与算例文件的输出 13
2.4.2Fluent软件文件的读取与保存 14
2.4.3在使用fluent前所要确定的问题 15
2.4.4 运用fluent软件解决问题的流程 16
2.4.5关于交界面的处理 17
第三章 模型的网格划分与fluent计算实例 18
3.1 网格划分 18
3.1.1 导入几何模型 18
3.1. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
2网格生成【16】 19
3.1.3边界条件的设置【17】 21
3.1.4 mesh文件的生成 22
3.2Mesh文件在fluent中的计算 22
3.2.1网格检查 22
3.2.2 网格光顺与单位调整 23
3.2.3 选择模型与基本条件 24
3.2.4fluent中边界条件的设置【18】 25
3.2.5对于交界面的处理 26
3.3确定方程与进行迭代 27
第四章 结果分析 29
4.1喷水推进的推力【19】 29
4.2速度矢量图 30
4.2.1不同喷口大小下桨叶的速度矢量图 30
4.2.2不同喷口大小下旋转体的速度矢量图截面 32
4.2.3 不同喷口模型下进流口与喷口处的速度矢量图 33
4.3 压力分布图 34
4.3.1桨叶的压力分布图【20】 34
4.3.2 进流口与喷口处压力分布 35
4.3.3不同喷口大小模型的旋转体压力分布 37
4.4三种不同喷口模型的数据报告 38
4.4.1喷口的面积 38
4.4.2 模型各部分力的计算报告 39
4.4.3进流口速度为18m/s时模型数据 40
4.5结论 42
致谢 43
参考文献 44
第一章 绪论
1.1研究背景
船舶在水中航行的速度，一直受多方面因素影响，比如船舶的主尺度，船体形状，载重等等。而这些因素会带给船舶阻力，所以船舶在水中航行的速度主要取决于其能克服的阻力大小的能力，也就是动力。而随着人类科学技术的发展，动力的方式也从原始的划桨，撑篙，摇橹这种只依赖于人力的方式发展到利用风能的帆，一直到利用现代能源的螺旋桨推进和喷水推进。
相比于喷水推进和螺旋桨推进，采用桨风能的船舶更为古老，我国早在三国时期，就已经有采用帆桨结合的具有进行一定能力海上航行的船舶，而15世纪的郑和下西洋，代表着中国古代帆桨航行船只的巅峰。
随着时间的推移，人类迎来了蒸汽时代，自然有许多人希望利用蒸汽技术提高船舶的航行能力，也提出来了许多方案，比如利用蒸汽动力驱动桨，橹划船，以蒸汽动力代替人力，还有蒸汽驱动明轮，蒸汽驱动螺旋桨等。当时由于受到时代的限制，明轮驱动为当时的主流，但是慢慢的因为明轮有部分露于水面之上，易于在恶劣天气中损毁，以及其低下的驱动效率在19世纪后慢慢被螺旋桨推进所取代。从此成为了船舶推进领域的霸主。
喷水推进虽然是后起之秀，但是喷水推进的出现确是遭遇螺旋桨推进的，最早的现代喷水推进装置的演变可追溯到1661年的一项由英国人托马斯图古德和詹姆士海斯共同获得的专利：直管可以使水流通过船舶的底部或者两弦像船尾喷射，从而为船舶航行提供动力【1】。之后喷水推进经过漫长时间的演变，从最初的简陋的早期喷水推进系统，到采用了液压技术的液压推进[2]，再到后来的间歇性喷水推进，通过底板喷水的推进系统，尾板式喷水推进装置以及外挂式喷水推进装置。船舶喷水推进在相当长的一段时间内不受重视，远远不如霸主级的螺旋桨推进，自然普及度与知名度也远远不如螺旋桨推进。
但是，近几十年喷水推进却以一种逆袭的姿态席卷这个船舶推进领域，尤其是在高性能船舶上，喷水推进的使用数量大大增加。
作为上世纪60年代后才开始被着重研究的喷水推进系统，仅仅用了20多年，就在高速高性能船舶，工程船舶，两栖车等领域打败螺旋桨推进，取得广泛的应用。
喷水推进之所以能取得如此巨大的成功与其自身的特有优势密不可分。经过多年研究，喷水推进所能提供的功率已经从当初的1吨以下到如今的数千上万吨，目前最大的实际船舶应用功率已经达到了3瓦千瓦，相信在未来，会有更大的功率的喷水推进装置的出现，甚至在这个领域能赶上螺旋桨推进装置[3]。
目录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2 CFD数值模拟 3
第二章CFD软件介绍与模型选择 5
2.1 关于Fluent软件 5
2.1.1 Fluent软件的特点[11]： 6
2.1.2Fluent可以解决的问题【12】 7
2.2网格划分（mesh） 9
2.2.1边界层网格 10
2.2.2生成网格【14】 11
2.3 Gmbit的界面介绍与应用 12
2.4fluent的基本操作与应用 13
2.4.1网格文件的读取与算例文件的输出 13
2.4.2Fluent软件文件的读取与保存 14
2.4.3在使用fluent前所要确定的问题 15
2.4.4 运用fluent软件解决问题的流程 16
2.4.5关于交界面的处理 17
第三章 模型的网格划分与fluent计算实例 18
3.1 网格划分 18
3.1.1 导入几何模型 18
3.1. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
2网格生成【16】 19
3.1.3边界条件的设置【17】 21
3.1.4 mesh文件的生成 22
3.2Mesh文件在fluent中的计算 22
3.2.1网格检查 22
3.2.2 网格光顺与单位调整 23
3.2.3 选择模型与基本条件 24
3.2.4fluent中边界条件的设置【18】 25
3.2.5对于交界面的处理 26
3.3确定方程与进行迭代 27
第四章 结果分析 29
4.1喷水推进的推力【19】 29
4.2速度矢量图 30
4.2.1不同喷口大小下桨叶的速度矢量图 30
4.2.2不同喷口大小下旋转体的速度矢量图截面 32
4.2.3 不同喷口模型下进流口与喷口处的速度矢量图 33
4.3 压力分布图 34
4.3.1桨叶的压力分布图【20】 34
4.3.2 进流口与喷口处压力分布 35
4.3.3不同喷口大小模型的旋转体压力分布 37
4.4三种不同喷口模型的数据报告 38
4.4.1喷口的面积 38
4.4.2 模型各部分力的计算报告 39
4.4.3进流口速度为18m/s时模型数据 40
4.5结论 42
致谢 43
参考文献 44
第一章 绪论
1.1研究背景
船舶在水中航行的速度，一直受多方面因素影响，比如船舶的主尺度，船体形状，载重等等。而这些因素会带给船舶阻力，所以船舶在水中航行的速度主要取决于其能克服的阻力大小的能力，也就是动力。而随着人类科学技术的发展，动力的方式也从原始的划桨，撑篙，摇橹这种只依赖于人力的方式发展到利用风能的帆，一直到利用现代能源的螺旋桨推进和喷水推进。
相比于喷水推进和螺旋桨推进，采用桨风能的船舶更为古老，我国早在三国时期，就已经有采用帆桨结合的具有进行一定能力海上航行的船舶，而15世纪的郑和下西洋，代表着中国古代帆桨航行船只的巅峰。
随着时间的推移，人类迎来了蒸汽时代，自然有许多人希望利用蒸汽技术提高船舶的航行能力，也提出来了许多方案，比如利用蒸汽动力驱动桨，橹划船，以蒸汽动力代替人力，还有蒸汽驱动明轮，蒸汽驱动螺旋桨等。当时由于受到时代的限制，明轮驱动为当时的主流，但是慢慢的因为明轮有部分露于水面之上，易于在恶劣天气中损毁，以及其低下的驱动效率在19世纪后慢慢被螺旋桨推进所取代。从此成为了船舶推进领域的霸主。
喷水推进虽然是后起之秀，但是喷水推进的出现确是遭遇螺旋桨推进的，最早的现代喷水推进装置的演变可追溯到1661年的一项由英国人托马斯图古德和詹姆士海斯共同获得的专利：直管可以使水流通过船舶的底部或者两弦像船尾喷射，从而为船舶航行提供动力【1】。之后喷水推进经过漫长时间的演变，从最初的简陋的早期喷水推进系统，到采用了液压技术的液压推进[2]，再到后来的间歇性喷水推进，通过底板喷水的推进系统，尾板式喷水推进装置以及外挂式喷水推进装置。船舶喷水推进在相当长的一段时间内不受重视，远远不如霸主级的螺旋桨推进，自然普及度与知名度也远远不如螺旋桨推进。
但是，近几十年喷水推进却以一种逆袭的姿态席卷这个船舶推进领域，尤其是在高性能船舶上，喷水推进的使用数量大大增加。
作为上世纪60年代后才开始被着重研究的喷水推进系统，仅仅用了20多年，就在高速高性能船舶，工程船舶，两栖车等领域打败螺旋桨推进，取得广泛的应用。
喷水推进之所以能取得如此巨大的成功与其自身的特有优势密不可分。经过多年研究，喷水推进所能提供的功率已经从当初的1吨以下到如今的数千上万吨，目前最大的实际船舶应用功率已经达到了3瓦千瓦，相信在未来，会有更大的功率的喷水推进装置的出现，甚至在这个领域能赶上螺旋桨推进装置[3]。
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