基于螺旋桨抽吸效应的潜艇水润滑尾轴承进水流量计算方法研究

摘要

舰艇水润滑后尾轴承依靠螺旋桨抽吸作用吸水进行润滑,但现有的水润滑轴承进水流量计算式未反映低速弱抽吸效应,无法满足尾轴承低速性能设计和试验要求。为此,本文基于计算流体力学软件STAR-CCM+,建立螺旋桨-潜艇尾尖舱-后尾轴承系统模型,提出同时兼顾螺旋桨流动和轴承间隙流动的多尺度流场仿真计算方法,研究螺旋桨抽吸作用机制和后尾轴承间隙流量的关键影响因素,拟合得到水润滑后尾轴承进水流量计算式。研究结果表明:对于结构确定的后尾轴承,影响间隙流量的主要因素是航速,其次是桨毂前端面与艇尾后端面距离,而尾舱门与舱壁间间隙以及是否含毂帽鳍对轴承流量影响非常小,可以忽略。所提出的进水流量计算式包括了轴直径、间隙和转速等变量,可为全转速范围内后尾轴承性能设计和试验考核时流量选择提供参考。