高性能喷泵与进水流道的最优化设计及其与船体的匹配研究

项目名称： 高性能喷泵与进水流道的最优化设计及其与船体的匹配研究

项目编号： No.51309229

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 水利工程

项目作者： 靳栓宝

作者单位： 中国人民解放军海军工程大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 高性能喷水推进器既要求喷泵、进水流道等单个部件的性能最优，也要求喷泵、进水流道与船体之间流体性能最佳匹配。本项目围绕高性能喷泵的多目标多工况最优化设计和进水流道的最优化设计以及喷泵、进水流道与船体的最佳匹配展开研究：（1）建立喷泵轴面形状的参数化设计模型和喷泵叶片的三元设计与数值试验相结合的快速设计方法；（2）建立基于响应面模型和遗传算法的高性能喷泵多目标多工况优化设计模型，准确分析各个设计变量对喷泵效率、空化和噪声性能的影响因子；（3）采用参数化几何建模与数值模拟分析相互结合的方法对进水流道进行最优化设计；（4）采用计算流体力学和计算声学手段准确计算和分析喷泵裸泵以及装船后的效率、空化和噪声性能；（5）基于实尺度"喷泵+进水流道+船体"模型的数值模拟分析三者之间的相互影响，实现喷泵、进水流道和船体的匹配设计（6）采用台架试验对喷泵和进水流道性能以及所采用的数值计算方法进行验证。

中文关键词： 喷水推进；高性能；三元设计；一体化设计；试验验证

英文摘要： The performance of the waterjet depends not only on the performance of its separate component of waterjet pump and inlet duct, but also depends on the matching performace of the pump, inlet duct and hull. This project mainly concerns the multiobjective and multipoint optimization of high performance waterjet pump, optimal design of the inlet duct and the matching between the pump, inlet duct and hull. Contents of this research are: (1) Establishing the parametric design method of the pump meridional geometry, and founding the efficient pump blades design model by solving the three-dimensional inverse design equations and a full three-dimensional viscid flow iteratively. (2) Constructing the multiobjective multipoint optimization model of high performance waterjet pump basing on RSM and Genetic Algorithm, and summarizing the influence gene of design variables on the combination property of the pump. (3)Constructing the parametric design model of waterjet inlet duct, and optimizing the design results by CFD analysis.(4) obtaining the efficiency, cavitaion, and acoustic performance of the nude pump and the pump after hull based on Computational Fluid Dynamics(CFD) and the Computational Acoustics. (5) analyzing the performance and interaction of the full scale "watjet pump + inlet duct + hull" system, and researchin

英文关键词： waterjet；high performance；three-dimension design；integrated design；test verification