[发明专利]基于叶梢翼的泵喷转子梢涡控制方法

说明书

本发明公开了一种基于叶梢翼的泵喷转子梢涡控制方法，在泵喷推进器敞水性能满足快速性要求的前提下，在转子叶片叶梢位置压力面侧增设叶梢翼；叶梢翼的前缘翼根处起点相对转子叶片的叶梢前缘延后布置、尾缘翼根相对转子叶片的叶梢尾缘前移布置，叶梢翼的前缘后倾且线型与转子叶片骨线成夹角、尾缘前倾且线型与转子叶片骨线成夹角，叶梢翼前缘下端面的迎流面为NACA翼型前缘型式，叶梢翼上端面与导管内壁面的线型保持一致、间隙高度保持相同。本发明在近乎没有增加泵喷推进器的结构复杂度、设计负担和重量的前提下，不仅能有效控制梢涡生成与发展，还能有效抑制梢涡引起的压力脉动和非定常流动激励，便于工程应用。

技术领域

本发明属于泵喷推进器设计领域，具体涉及一种基于叶梢翼的泵喷转子梢涡控制方法。

背景技术

如图1所示，泵喷推进器主要是由转子、定子和导管组成的推进装置(见图1)。与传统的螺旋桨推进相比，泵喷推进器可以提高水下航行器的临界航速，降低水下航行器推进器引起的噪声，提高水下航行器的声隐蔽性。

泵喷推进器激励源特性复杂，其中，转子与导管内壁之间的梢隙涡可引起压力脉动和梢涡空化，不仅增加转子的非定常力，而且对导管产生非定常激励，引起非转动部件的结构振动，形成新的耦合振动传递路径，与转子振动传递路径形成多源振动相干叠加，影响航行器隐身性能。

由上可知，抑制泵喷转子梢隙涡的产生与发展对提高泵喷推进器声学性能具有非常重要的意义。目前已提出的一些转子梢隙涡控制手段，如带环转子、在导管内安装开孔导流器、叶梢补气等手段，均显著增加了泵喷结构的复杂度、设计负担和重量，较难实行工程应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于叶梢翼的泵喷转子梢涡控制方法，在近乎没有增加泵喷推进器的结构复杂度、设计负担和重量的前提下，不仅能有效控制梢涡生成与发展，还能有效抑制梢涡引起的压力脉动和非定常流动激励，便于工程应用。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于叶梢翼的泵喷转子梢涡控制方法，在泵喷推进器敞水性能满足快速性要求的前提下，在转子叶片叶梢位置压力面侧增设叶梢翼；叶梢翼的前缘翼根处起点相对转子叶片的叶梢前缘延后布置、尾缘翼根相对转子叶片的叶梢尾缘前移布置，叶梢翼的前缘后倾且线型与转子叶片骨线成夹角、尾缘前倾且线型与转子叶片骨线成夹角，叶梢翼前缘下端面的迎流面为NACA翼型前缘型式，叶梢翼上端面与导管内壁面的线型保持一致、间隙高度保持相同。

优选地，叶梢翼前缘翼根处起点与转子叶片叶梢前缘的距离a以及叶梢翼尾缘翼根与转子叶片叶梢尾缘的距离c根据转子叶片叶梢尺寸和流态确定。

优选地，a的取值范围为5％～7％转子叶片叶梢的叶型弦长；c的取值范围为10％～12％转子叶片叶梢的叶型弦长。

优选地，叶梢翼前缘线型与转子叶片骨线的夹角Θ为20°～25°；叶梢翼尾缘线型与转子叶片骨线的夹角为50°～80°。

优选地，叶梢翼的翼宽b为转子叶片叶梢厚度的80％～100％。

优选地，叶梢翼除前缘过渡段外均为等厚设计，叶梢翼的厚度d为80％～90％转子叶片尾缘厚度。

优选地，叶梢翼与转子叶片叶梢连接的翼根处通过倒圆平滑过渡。

本发明的有益效果是：

本方法与传统的梢涡控制方法相比，结构简单、设计便捷，转子叶片增加重量不超过2％，对泵喷整体重量影响可忽略不计，不影响水下航行器总体设计，近乎没有增加泵喷推进器的结构复杂度、设计负担和重量；本方法梢涡控制效果突出，不仅能有效控制梢涡生成与发展，还能大幅度降低叶梢处的压力脉动和对导管的流动激励，基本消除梢涡引起的导管流激振动向船体结构传递，即，能有效抑制梢涡引起的压力脉动和非定常流动激励，便于工程应用，为低噪声泵喷推进器提供了技术支撑。

附图说明