进流畸变下涡流发生器对喷水推进器性能的影响研究

喷水推进器在高速航行时，进水管斜背侧流动分离，导致喷水推进器性能下降。在进水管入口前加装三角犁涡流发生器(MRVG)，抑制推进泵的进流畸变，提升喷水推进器效率。采用雷诺时均方程和SST k-ω湍流模型模拟喷水推进器内部流场，分析涡流发生器对喷水推进器整体性能和内流特性的影响规律。结果表明：在低进速比工况下，通过MRVG抑制流动进水管斜坡侧分离，喷泵进流的均匀度系数提升了33.14%，总压畸变指数下降了53.97%，喷水推进器的推力提升了3.59%，推进效率提升了3.35%。在高进速比工况未发生流动分离时，MRVG会增加船体阻力，可采用主动装置进行MRVG使用工况控制。

喷水推进装置主要由推进泵、进水流道和操舵倒航装置组成，液体经进水流道进入叶轮，在导叶的作用下达到喷口处，通过喷流和进流动量的增量来获得推力[1]。运行时，进入喷水推进泵的水会经进水流道出现2 次折转，形成流道出流面的二次流畸变。高航速运行时，进水流道背部发生流动分离，影响泵轮入口的进流条件，导致喷水推进泵水力性能下降[2]。

目前针对喷水推进器的研究主要关于进水流道的优化设计和泵的设计选型。Willem N [3]通过使用RANS 方程的数值模拟结果与混流式喷水推进器实验结果进行对比，证明了采用数值模拟方法研究混流式喷水推进器的可行性， 同时分析发现进水流道存在导致出流的不均匀性与喷水推进系统之间相互关系。

杨琼方[4]使用RANS 对混流式喷水推进泵叶片数进行模拟， 表示喷水推进泵扬程增加与叶轮叶片数相关， 但同时轴向推力增加，效率下降，经对比后叶轮数为5，导叶数为9 的组合使整体性能最佳，本文也选用此叶片数的混流式喷水推进泵。Bulten [5]证明了喷水推进泵进流速度场周向不均匀性的主要成因是：船底边界层的影响， 流道中的弯管流动以及驱动轴的扰动。

低进速比(IVR ≤ 0.6)条件下， 进水管流道上壁面发生流动分离，其非均匀出流扰动喷水推进泵的内流场，导致叶片载荷发生突变，进而影响泵扬程和效率，是喷水推进系统效率下降的重要原因。金实斌[6]通过自定义泵的非均匀入流条件与均匀进流进行对比，发现喷水推进泵的扬程与效率下降幅度与非均匀程度成正比，泵进口预旋不可忽略。Cao [7]等通过数值模拟的方法，对比分析均匀入流和非均匀入流的性能偏差，发现非均匀进流在泵前顶部区域产生涡流畸变，导致泵吸入流量不均匀从而影响推进泵性能下降。

涡流发生器是一种被动流动控制方式，主要用于推迟飞机机翼边界层而被提出，通过不同能量边界层流动混合后， 从而抑制边界层的流动分离。

Anderson [8]提出高度低于边界层厚度的斜坡型涡流发生器， 提出的MRVG 最优结构尺寸得到广泛应用。

张奕[9]在中等雷诺数平板湍流边界层中进行实验测量涡流发生器阵列下游速度场，发现微型涡流发生器可以影响近壁含能结构得空间分布，减摩阻效果可持续至下