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　　摘要：本文根据船舶阻力和选定的主机功率、转速及初步布置，利用喷水推进理论，借助MATLAB SIMULINK仿真软件建立“船-泵-机”匹配的仿真模型，并进行仿真计算。将其与CFD仿真计算的结果进行比较，结果表明该仿真方法能较好的解决“船-泵-机”匹配问题。

　　关键词：MATLAB SIMULINK；船-泵-机匹配；喷水推进

　　中图分类号：U664.34文献标识码：A

　　Matching Of Ship-Waterjet-Engine By Using Matlab Simulink

　　CHEN Wanhong,MAO Fukao,HE Qinshan

　　( Guangzhou Marine Engineering Corporation,Guangzhou 510250 )

　　Abstract: according ship resistance and power & speed of the main engine, use the theory of water jet, built the emulation mode of "ship-water jet-engine" by using MATLAB SIMULINK and calculate it, compare the simulation result with the calculation result of CFD, the result show simulation can solve the question of matching of ship-water jet-engine well.

　　Key words: Matlab Simulink;Matching of Ship-Water Jet-Engine;Water Jet

　　1前言

　　喷水推进作为一种特殊的船舶推进装置，与常见的螺旋桨推进方式不同，其推力是通过推进水泵喷出水流的反作用力来获得，并通过操纵及导航设备改变喷流方向来实现对船舶的操纵。喷水推进具有抗空泡能力强、附体阻力小、噪音低、传动机构简单、适应变工况能力强、船舶操纵性能佳等特点，尤其在浅吃水、无舵轴和尾轴架等附件条件下比螺旋桨推进具有非常明显的优势。典型的喷水推进装置结构，主要由原动机、传动装置、推进水泵、流道系统、导航操纵等设备组成。

　　所谓船-泵-机匹配，是指研究和调整船体（航速）、喷水推进泵（负载）、主机（运行范围）三者之间的关系，使推进特性满足设计要求，其具体表现形式是主机(工作范围)和喷水推进泵(负载特性)的相互关系的调整。船-泵-机匹配的工作之一，是将船舶推进所需的喷水推进泵负载特性曲线绘入主机工作范围并进行相互关系的调整，以保证推进性能要求。

　　我国船舶螺旋桨推进系统的船-桨-机匹配设计和研究已较为成熟。但由于国内缺乏喷泵的转速-功率-航速和推力－功率－航速特性曲线，因此船-泵-机匹配设计及研究在国内还是一个较为陌生的领域。本文利用喷水推进泵理论，借助MATLAB SIMULINK软件进行“船-泵-机”匹配工作模式仿真，为喷水推进泵选型提供指导。

　　2喷泵基本理论

　　2.1喷泵基本理论[1][2][3][4]

　　喷水推进理论的具体表达形式很多， 其中主要有以下三种基本形式，即管道损失系数分别用K1、K2、K3的表达式。

　　（1）K1表达法

　　管道损失用来流速度头V02/2g 的百分比来表示，其理论推导得到如下公式：

　　 （1）

　　 （2）

　　 （3）

　　 （4）

　　式中：K1—管道损失系数；

　　 Kj—喷口损失系数；

　　 Kopt—喷泵最佳喷速比；

　　ηopt—喷泵最佳效率；

　　 H—喷泵扬程；

　　ηc—喷泵效率。

　　（2）K2表达法

　　管道损失用喷射速度头Vj2/2g 的百分比来表示，其理论推导得到如下公式：

　　 （5）

　　 （6）

　　 （7）

　　 （8）

　　式中：K2—管道损失系数。

　　（3）K3表达法

　　管道损失用流量的变化关系来表示，其关系式如下：

　　 （9）

　　 （10）

　　 （11）

　　 （12）