一种仿生多孔前后缘泵喷推进器

本技术涉及一种仿生多孔前后缘泵喷推进器，属于船舶推进。

背景技术：

1、泵喷推进器依靠其效率高、辐射噪声低和重载的特点，被广泛应用于鱼雷、潜艇等军事设备。但与常规螺旋桨不同，泵喷推进器工作时会产生复杂的涡系。泵喷推进器涡系主要包括模型表面的附着涡，叶梢间隙产生的梢涡，转子、定子和导管尾缘处的尾涡，以及桨毂后方的毂涡等。尤其是转子梢隙涡与导管内壁附着涡叠加所产生耦合涡会强烈影响泵喷推进器非定常水动力性能，并使导管成为泵喷较大范围主要噪声源，这对泵喷推进器声学特性优化提出了新挑战。泵喷涡流噪声来源于内部复杂涡系，且导管内壁的耦合涡流在较大范围内主导着泵喷声学特性。

2、目前，泵喷推进器的涡流控制技术常聚焦于叶梢间隙和导管尾缘，而忽略了导管内壁涡系耦合处的流动控制问题。另外，后置定子泵喷推进器缺乏对泵喷推进器前方流场的整理作用，而前置定子会导致定子尾涡经过推进器内部，与转子尾涡和梢涡耦合，导致推进器内部的涡流更为复杂。

技术实现思路

1、本实用新型针对上述背景技术所提及的技术问题，前置定子泵喷推进器的导管前缘和导管后缘为多孔介质部件，利用多孔介质的可渗透边界滑移效应，增强对推进器前方流场的整理作用，同时削弱推进器内部和尾流场的涡流强度。

2、具体采用以下技术方案来实现：

3、一种仿生多孔前后缘泵喷推进器，包括定子叶片、转子叶片、导管、桨毂、桨轴，所述定子叶片固定于导管内壁和桨毂之间，并位于转子叶片前方，所述转子叶片也位于导管内部，且与导管的内壁之间存在间隙，所述转子叶片和桨轴通过桨毂连接，用于将桨轴的动力传递到转子叶片上，使泵喷推进器产生向前的推力；

4、所述导管包括导管前缘、导管后缘和导管中间主体，导管前缘和导管后缘为多孔介质部件，且导管前缘、导管中间主体、导管后缘依次连接。

5、作为优选实例，所述导管前缘和导管后缘上均设有凹槽，分别通过螺钉与导管中间主体的凹槽连接固定，且导管前缘与导管中间主体的连接处、导管后缘与导管中间主体的连接处均覆盖有不饱和聚酯树脂腻子层，每个所述不饱和聚酯树脂腻子层的上方覆盖有油漆层。

6、采用上述方案，目的是保证导管前缘、导管后缘分别与导管中间主体的连接处的流线型完整。

7、作为优选实例，导管前缘长度为导管剖面弦长的3-8％，导管后缘长度为导管剖面弦长的8-12％。

8、进一步的，导管前缘长度为导管剖面弦长的5％，导管后缘长度为导管剖面弦长的10％。

9、作为优选实例，所述导管为减速导管，所述定子叶片的个数为9个，沿着减速导管的内壁表面均匀固定在减速导管的内壁表面上，所述定子叶片的弦长为0.03m。

10、进一步的，所述导管为33号减速导管。

11、作为优选实例，所述多孔介质部件的孔径为450-800μm，孔隙率为89.3％～91.7％，形状系数为2613～9758m-1，渗透率为6×10-10-2.7×10-9m2。

12、进一步的，所述多孔介质部件的孔径为800μm，孔隙率为91.7％，形状系数为9758m-1，渗透率为2.7×10-9m2。

13、作为优选实例，所述转子叶片位于定子叶片后方，所述转子叶片沿桨毂圆周方向均匀分布，所述转子叶片的个数为7个，每个转子叶片的直径为0.2m，所述转子叶片与导管内壁之间存在间隙，间隙尺寸为转子直径的0.01倍。

14、本实用新型的有益效果是：在定子叶片可以整流的基础上，导管前缘为多孔介质部件，可以进一步梳理泵喷推进器进口处的流场；

15、导管后缘为多孔介质部件，使得导管后缘处流动及边界层情况发生改变，进而削弱导管尾涡的强度，使得推进器尾部流场更加平稳。

技术特征：

1.一种仿生多孔前后缘泵喷推进器，其特征在于：包括定子叶片、转子叶片、导管、桨毂、桨轴，所述定子叶片固定于导管内壁和桨毂之间，并位于转子叶片前方，所述转子叶片也位于导管内部，且与导管的内壁之间存在间隙，所述转子叶片和桨轴通过桨毂连接，用于将桨轴的动力传递到转子叶片上，使泵喷推进器产生向前的推力；

2.根据权利要求1所述的一种仿生多孔前后缘泵喷推进器，其特征在于：所述导管前缘和导管后缘上均设有凹槽，分别通过螺钉与导管中间主体的凹槽连接固定，且导管前缘与导管中间主体的连接处、导管后缘与导管中间主体的连接处均覆盖有不饱和聚酯树脂腻子层，每个所述不饱和聚酯树脂腻子层的上方覆盖有油漆层。

3.根据权利要求1所述的一种仿生多孔前后缘泵喷推进器，其特征在于：导管前缘长度为导管剖面弦长的3-8％，导管后缘长度为导管剖面弦长的8-12％。

4.根据权利要求3所述的一种仿生多孔前后缘泵喷推进器，其特征在于：所述导管为减速导管，所述减速导管的内壁表面固定有若干个定子叶片，若干个所述定子叶片沿导管的内壁圆周方向均匀分布。

5.根据权利要求1所述的一种仿生多孔前后缘泵喷推进器，其特征在于：所述多孔介质部件的孔径为450-800μm，孔隙率为89.3％～91.7％，形状系数为2613～9758m-1，渗透率为6×10-10-2.7×10-9m2。

技术总结本技术公开了一种仿生多孔前后缘泵喷推进器，属于船舶推进技术领域。包括定子叶片、转子叶片、导管、桨毂、桨轴，定子叶片固定于导管内壁和桨毂之间，并位于转子叶片前方，转子叶片也位于导管内部，且与导管的内壁之间存在间隙，转子叶片和桨轴通过桨毂连接，导管包括导管前缘、导管后缘和导管中间主体，导管前缘和导管后缘为多孔介质部件，且导管前缘、导管中间主体、导管后缘依次连接。本技术在定子叶片整流的基础上，导管前缘为多孔介质部件，进一步梳理泵喷推进器进口处的流场；导管后缘为多孔介质部件，使导管后缘处流动及边界层情况发生改变，进而削弱导管尾涡的强度，使得推进器尾部流场更加平稳。技术研发人员：孙瑜,曲丽欣,熊志鑫,陈闻宇受保护的技术使用者：上海海事大学技术研发日：20231010技术公布日：2024/4/17