泵类推进器船尾上扬角对流道参数的影响

上节中已经完成了流道出口安装高度（即喷口中心高度）典型取值范围0.65～0.85和1.0～1.5内的平进口式进水流道参数化设计，并且是基于流道倾角这一单一几何参数控制完成，实用性强，可操作性好，可直接应用于泵推系统中泵推进单元的流道匹配设计。但是，在实际船尾安装时，船尾型线相对于船底基线通常具有一个2°～3°的上扬角，并且浅V字形船尾还使得流道进口截面具有一个小的侧向偏移角，使得前述单纯的平进口式进水流道无法完全适应船尾型线的安装要求，进而无法实现泵推系统的性能最优化。为此，必须少量调整原平进口式进水流道几何参数，最好是在不改变原参数化几何设计的基础上实现，从而有效扩展原设计工作。

首先考虑船尾上扬角，而暂不考虑侧向偏移角对进水流道的影响。在图3.5的基础上增加船尾上扬角αR后的二维轴面曲线如图3.23所示。图3.23中的流道不包含下截面直管段，对应于流道出口相对高度范围0.65～0.85。增加船尾上扬角后流道出口仍然为轴向方向，对应驱动轴保持水平方向不变。

图3.23　存在船尾上扬角时进水流道轴面曲线几何形状

从图3.23可以明确看出，流道进口处增加船尾上扬角后，相当于原流道几何形状整体绕进口边切点A9顺时针（左侧为船尾方向）旋转了角度αR，使得中轴曲线A0A2A5的起点A0不再与水平方向相切，流道出口也具有了上扬角αR，而不再是水平方向。喷口的上扬角将使得喷射流反作用力产生向前和向下的分力，减小有效推力的同时加重了船尾纵倾，进而又增加了船体阻力，这样势必会降低总的推进效率，不可取。解决措施是以弯管段中心A10点为圆心，在弯管段A0所在端面左侧延伸补充一段楔形弯管，楔形弯管上壁面半径依然为R1、下壁面半径也保持（R1-D）不变，相当于将旋转后弯管段补充还原。(www.xing528.com)

从图3.23可知，增加船尾上扬角后，流道出口相对高度由Dh/D增加至Dr/D，流道倾角增加为αD+αR，流道总长也相应增加。显然，增加船尾上扬角前后流道出口高度满足明确的表达式关系

由式（3.31）可知，当原流道相对长度为5、船尾上扬角为2°时，流道出口相对高度仅增加0.17，不会出现“原来下壁面无直管段，增加船尾上扬角后因出口高度显著增加导致下壁面需要增加直管段”的情况，轴面曲线图仅旋转上扬角且补充楔形弯管即可满足要求。