复合材料导管对泵喷推进器水动力性能及振动特性的影响
摘要:[目的]针对泵喷推进器的轻量化与减振需求,提出将碳纤维增强复合材料(CFRC)应用于泵喷推进器导管。[方法]首先,建立泵喷推进器CFD/FEM 双向流固耦合数值计算方法,获取泵喷推进器在流体激励下的结构响应,进而分析结构变形对水动力性能和轴系激励的影响;然后,建立泵喷推进器的CFRC 导管模型,分析CFRC 对泵喷推进器水动力、结构振动传递和响应的影响。[结果]CFRC 导管泵喷推进器的结构变形为10−7 m 量级,对水动力性能没有影响;复合材料导管前4 阶湿模态的固有频率比干模态减少了65.3%~80.2%;在振动特性方面,在定子与导管连接约束处激励时, CFRC 导管的总加速度级相较于金属材料(铜合金)下降了1.053 3 dB,但在内表面激励时CFRC 导管的振动性能则有所反弹。[结论]CFRC 在实现轻量化的同时,还可以显著改善泵喷推进器的振动特性,研究成果可为推进器设计提供参考。
