郭劭琰等：仿生叶轮机构水上推进特性仿真与试验 ·1639· p/(10'Pa) V7m·g9 3.0 0.2 0.2 1.7 2.5 2.0 1.5 15 1.1 0 0.9 0.5 0 0.2 -0.5 -0.2 03 -1.0 0.2 0.2 -0.2 0.2 X/m X/m a p/(10Pa) m·s 3.0 0.2 0.2 17 20 0 0 539066 -0.2 05 -0.2 -1.0 0.2 0 0.2 0.2 0 0.2 X/m X/m (b) p/10 Pa) V7m·g 3.0 0.2 5 0.2 5 2.0 1.5 1 9 0.5 0 0.5 0.2 0.5 0.2 0.3 -1.0 0.1 0.2 0 0.2 -0.2 0 0.2 X/m X/m 图4不同时刻叶轮机构外流场的压力和速度.(a)时间为3/8个周期：(b)时间为48个周期：(c)时间为5/8个周期 Fig.4 Pressure and velocity contours of the external flow field around the impeller mechanism:(a)the time is 3/8 cycle:(b)the time is half a cy- cle;(c)the time is 5/8 cycle 40r e-e=5ad·s1 (b) -8-@=5 rad.s- 30 ◆-w=10ad·s1 -0=l0ad:g1 。-w=20mdg -w=20ad·g-l 100 0.270.4T0.6T0.8T1.0T 0 0.2T0.4T0.6T0.8T 1.07 图5几种角速度下叶轮机构受力变化情况.(a)升力：(b)推力 Fig.5 Thrust and lift curves at different rotations:(a)lift:(b)thrust 平均升力、平均推力和平均合力，分别代表托举效率、下，随着叶轮机构旋转角速度的增加，升力和推力持续 推进效率和总机械效率进行数值比较. 提高，同时总机械效率和推进效率增加，但托举效率却 对比表1所列的结果，可以发现，相同出水高度 小幅减小.当推进装置的轴心距水面越高时，在一定郭劭琰等: 仿生叶轮机构水上推进特性仿真与试验 图 4 不同时刻叶轮机构外流场的压力和速度． ( a) 时间为 3 /8 个周期; ( b) 时间为 4 /8 个周期; ( c) 时间为 5 /8 个周期 Fig． 4 Pressure and velocity contours of the external flow field around the impeller mechanism: ( a) the time is 3 /8 cycle; ( b) the time is half a cy￾cle; ( c) the time is 5 /8 cycle 图 5 几种角速度下叶轮机构受力变化情况． ( a) 升力; ( b) 推力 Fig． 5 Thrust and lift curves at different rotations: ( a) lift; ( b) thrust 平均升力、平均推力和平均合力，分别代表托举效率、 推进效率和总机械效率进行数值比较． 对比表 1 所列的结果，可以发现，相同出水高度 下，随着叶轮机构旋转角速度的增加，升力和推力持续 提高，同时总机械效率和推进效率增加，但托举效率却 小幅减小． 当推进装置的轴心距水面越高时，在一定 ·1639·