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

张梦正，李鑫明，李晗，黄桥高，秦登辉，沈克纯（西北工业大学 航海学院）

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。

关键词： 泵喷推进器；碳纤维增强复合材料导管；水动力性能；振动特性；干湿模态；流固耦合