近年来,世界各海军强国在不断加大对喷水推进技术的研究,喷水推进装置先后在各国海军的高速水面战斗舰艇、隐身舰艇、高速支援和补给舰艇、水雷战与反潜战舰艇及登陆舰艇上得到广泛应用,且从中小型趋向大型化、高效化和轻型化方向发展。混流式喷水推进装置是大功率喷水推进装置发展的主流方向,动叶轮和导叶体是设备的核心部件,其结构直接关系到设备运行的效率、安全性、可靠性及设备生产的经济性。目前,国内针对混流式喷水推进泵动叶轮、导叶体结构强度计算、分析和评价的方法尚缺少相应的标准或规范。本文以KaMeWa 71SII型喷水推进装置为研究对象,对其功率覆盖范围内的两个适用边界工况—2240kW和7000kW进行受力分析,分别采用工业陆用混流泵设计方法和挪威船级社高速轻型艇规范对动叶轮叶片进行了结构强度的校核分析,探讨了两种方法的优缺点。采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法对喷水推进泵叶轮处内部流场进行了分析,获得了叶片表面压力分布;分别以CFD数值计算载荷和经验公式估算平均载荷为输入,应用有限元计算方法对动叶轮叶片进行了结构强度分析,并探讨了两种载荷方式对分析结果的影响,提出了叶片结构改进的建议。应用有限元计算方法对导叶体进行了结构强度分析,结果表明:导叶体结构强度满足使用要求,与实船应用情况相符。最后,根据生产和有限元计算分析情况,对导叶体局部结构进行了改进设计,实船应用表明该改进设计是合理的,有利于提高产品的质量和生产效率。
