Page 33 - 《应用声学》2025年第3期

第 44 卷 第 3 期 李聪等： 不同叶顶间隙对泵喷推进器流噪声特性的影响 567

式(7)中，F s > 1时为安全系数，本文取F s = 1.5。 K T r 、K T 、η 均逐渐降低，K Q r 基本保持不变。δ 从
网格 1 和网格 2 对应的水动力性能计算结果如 0.5 mm增加到1.5 mm，推进效率η 降低了5.07%。
表 4 所示，当由网格 1 变化至网格 2 时，所有水动力
表 5 不同叶顶间隙泵喷推进器的水动力性能计算结果
参数的GCI都未超过2.9%，表明两套网格的计算结 Table 5 Hydrodynamic performance of pump-
果变化较小。由此可见，采用网格1和网格2均可以 jet propellers with different tip clearances
满足计算要求，但是考虑到网格 1 所需计算时间少
δ/mm K T r K Qr K T η
于网格 2，所以，在后续数值计算和分析中使用网格 0.5 0.4295 0.0926 0.2362 0.5370
1的参数生成网格。 1 0.4209 0.0926 0.2228 0.5090
1.5 0.4146 0.0926 0.2115 0.4863
表 4 网格 1 和网格 2 对应的水动力性能计算结果
Table 4 Hydrodynamic performance for 2.3 流场分析
Grid 1 and Grid 2 2.3.1 转子梢涡结构

水动力参数 网格 1 网格 2 E r GCI/% 为了探究不同叶顶间隙对泵喷推进器转子梢
0.4295 0.4311 −0.0097 1.45
K T r 涡结构的影响，图8给出了δ 分别为 0.5 mm、1 mm、
K Qr 0.0926 0.093 −0.0024 0.36
1.5 mm 时基于 Q 准则等值面识别出的转子域涡结
K T 0.2362 0.2385 −0.0139 2.08
构分布。可以看出，转子梢部涡结构由叶顶泄漏涡
η 0.537 0.5402 −0.0193 2.90
和叶顶分离涡组成。此外，随着叶顶间隙增大，叶
2.2 不同叶顶间隙的水动力性能 顶泄漏涡逐渐扩大，但是相应位置处的湍动能(Tur-
表5 为不同叶顶间隙泵喷推进器模型的水动力 bulent kinetic energy, TKE)却呈下降趋势；转子梢
参数计算结果。可以看出，随着叶顶间隙的增大， 部端面上叶顶分离涡区域减小，TKE有所下降。

Turbulent kinetic energy/(JSkg -1 )
0.0020000 0.041600 0.081200 0.12080 0.16040 0.20000

Ձᮇ෺໤๤
Ձᮇ෺໤๤ Ձᮇ෺໤๤

(a1) δ=0.5 mm (a2) δ=1.0 mm (a3) δ=1.5 mm
(a) ෹ᣉՔ൤᭧᜽ᝈ

ՁᮇѬሏ๤ ՁᮇѬሏ๤
ՁᮇѬሏ๤

(b1) δ=0.5 mm (b2) δ=1.0 mm (b3) δ=1.5 mm
(b) ෹ᣉՔΟ᭧᜽ᝈ
图 8 不同叶顶间隙转子梢涡结构 (Q = 500000 s −2 ，TKE 着色)
Fig. 8 The vortex core of rotor blade of different tip clearance (Q = 500000 s −2 and colored by TKE)