Методика моделирования рабочего процесса водометных движителей скоростных судов

• Автор: Абдулин, Арсен Яшарович
• Шифр специальности: 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Анализ проблемы исследования. Постановка цели и задач

1.1 Аналитический обзор движителей современных судов

1.1.1 Анализ режимов работы и схем гребных винтов

1.1.2 Общее устройство водометных движителей

1.1.3 Особенности применения движителей нетрадиционных схем

1.2 Анализ конструктивно-компоновочных схем системы «ВД - судно»

1.3 Анализ конструктивно-компоновочных схем водометных движителей

1.3.1 Основные системообразующие элементы ВД

1.3.2 Преимущества и недостатки водометных движителей различных схем
1.3.3 Обоснование схемы водометного движителя
1.4 Аналитический обзор работ по моделированию рабочего процесса водометных движителей
1.5 Постановка цели и задач
Выводы по главе
Г лава 2. Расчет характеристик водометных движителей
2.1 Разработка математической модели рабочего процесса
водометного движителя
2.1.1 Теоретическое обоснование работы водометного движителя глиссирующего катера
2.1.2 Описание системы уравнений рабочего процесса ВД
2.1.3 Использование моделей турбулентности и кавитации при моделировании рабочего процесса ВД
2.2 Формирование имитационной модели рабочего процесса
водометного движителя
2.2.1 Расчет геометрических параметров рабочих колес ВД
2.2.2 Создание трехмерных геометрических моделей элементов водометного движителя
2.2.3 Построение сеточных моделей элементов водометного движителя
2.2.4 Формирование численной модели рабочего процесса ВД
2.3 Анализ распределения локальных параметров потока
в проточной части водометных движителей
2.4 Анализ интегральных характеристик водометных движителей
2.4.1 Анализ интегральных характеристик лопастных насосов ВД
2.4.2 Анализ интегральных характеристик водометных движителей
Выводы по главе
Глава 3. Экспериментальное исследование характеристик водометных движителей
3.1 Разработка экспериментального стенда испытаний ВД
3.1.1 Описание объекта исследований
3.1.2 Разработка схемы препарирования водометного движителя
3.2 Разработка методики экспериментальных исследований
3.2.1 Тарировка датчиков давления
3.2.2 Разработка требований к безопасности, контролю испытаний
и защите окружающей среды
3.2.3 Разработка программы экспериментальных исследований
3.3 Разработка методики обработки экспериментальных данных
3.3.1 Первичная обработка экспериментальных данных
3.3.2 Расчет интегральных характеристик рабочего процесса ВД
3.4 Сравнение результатов физических экспериментов и численного моделирования
3.4.1 Сравнение результатов моделирования и экспериментального исследования модельного глиссирующего катера лаборатории Center for Mari ti m e Systems
3.4.2 Сравнение результатов моделирования и экспериментального исследования полноразмерного глиссирующего катера FreeRider-490C-Jet 119 Выводы по главе

Глава 4. Методика моделирования рабочего процесса водометных движителей
4.1 Верификация математической модели по результатам физических экспериментов
4.2 Идентификация характеристик водометных движителей
4.2.1 Идентификация характеристик лопастных насосов ВД
4.2.2 Идентификация тяговых характеристик ВД
4.3 Формирование методики проектирования водометного движителя
4.3.1 Определение основных параметров водометного движителя
4.3.2 Проектирование лопастного насоса ВД
4.4 Методика моделирования рабочего процесса водометных движителей
Выводы по главе
Основные результаты и выводы
Библиографический список
Приложение А. Оборудование экспериментального стенда
Приложение Б. Нестационарные характеристики ВД

Подстановка уравнения (1.7) в (1.6) дает:
(1.8)
В работе [64] проводится моделирование рабочего процесса ВД методами СРО и обработка результатов согласно рекомендациям 1ТТС [62] и в данной работе приводится обобщенное представление коэффициентов неравномерности потока по сечениям:
где: п - вектор, нормальный к площадке А,-.
Расход жидкости определяется в сечении ‘6’ - выходном сечении сопла, где наиболее удобно измерять поле скоростей потока [66]:
где: Pjx - проекция тяги на ось х; А(, - площадь выходного сечения сопла; а - угол дифферента; Смв - коэффициент неравномерности потока в сечении 6.
В статье [55] представлен расчет тяговых характеристик ВД с использованием численного моделирования. Рассчитываются скорости на входе и выходе и массовый расход, обработка результатов численного моделирования проводится также на основе зависимостей (1.4 - 1.11).
В работах [55, 62-66] проводится моделирование рабочего процесса ВД с использованием осредненных по числу Рейнольдса уравнений Навье-Стокса -RANS eq. (Reynolds Averaged Navier-Stocks equations), результаты моделирования сопоставляются с экспериментом (рис. 1.29 - 1.31).
(1.9)
Осредненная скорость в i-м сечении определяется по формуле:
(1.10)
(1.11)