全尺寸船舶机舱火灾烟气填充研究

  目的  船舶舱室钢结构在火灾环境下的性能分析是结构防火设计的理论基础,与传统的标准升温法相比,基于真实火灾温度场的研究更能准确分析船舱结构的力学响应行为。为此,以船舶开口机舱结构为研究对象,开发基于FDS和ANSYS的火−热−结构耦合数值模拟方法。  方法  首先,采用FDS模拟得到火灾壁面温度场数据,以此温度场为边界条件,传输到结构有限元分析软件ANSYS中进行机舱结构的瞬态热分析温度场计算;然后,对机舱模型进行热−结构行为耦合计算,实现机舱结构在火灾场景下的力学响应分析,并应用该方法开展机舱受火案例研究。  结果  结果表明,结构应力分布不均匀,最大应力集中在机舱外的边缘处,达到19 MPa,受火后结构未到极限状态。  结论  与传统的标准升温曲线法相比,所提方法能考虑结构非均匀升温、真实火灾升温这两个重要方面。机舱应重点关注非均匀升温造成的结构内力变化。     

某散货船机舱火灾的数值计算与分析

机舱火灾的研究对于机舱防火设计、机舱灭火和火灾逃生有着重要意义.以FDS软件为平台,建立了某散货船机舱模型,采用大涡模拟的方法对机舱火灾的发生和发展过程进行仿真计算.得出不同时刻、不同高度时的烟气运动与火焰蔓延的变化规律,以及舱内温度场、碳烟质量浓度和CO浓度等分布情况.直观反映了散货船机舱火灾的发生和发展过程,相对传...     

舰船狭长空间电缆火灾热流场特性数值研究

为研究舰船狭长空间内电缆发生火灾后的热流场特性规律,建立适用于狭长空间的火灾计算数学物理模型。对控制方程组进行简化和变形,用数值程序求解,得到狭长空间电缆火灾发生后烟气蔓延特性规律,舱内温度场分布以及随时间的变化,不同位置的火灾特征参数变化的差异性,以及典型工况下特征参数的阈值;探讨设备发热对火灾热流场的影响。通过分析火灾热流场特性变化规律,为狭长空间火灾探测设计提供参考。     

船艇机舱空气流场数值模拟研究

某船艇机舱温度过高,影响到乘员的健康与动力装置的动力性能.因此,对舱内空气流场研究十分必要.建立了机舱几何模型以及舱内空气流动的数学模型,采用k-ε方程湍流模型对舱内的湍流流动进行描述,对机舱内空气的速度场和温度场进行了三维数值模拟与分析,并对温度场的模拟结果进行了实验验证.验证结果表明,模拟值与测试值最大相对误差为9.2%,其精度能够满足工程需要,该数值模拟方法可用于机舱内空气流动的分析研究.     

机舱变频风机应用

本文介绍52 300 DWT系列化学品/成品油船机舱变频风机的应用,为日后大型船舶机舱通风设计提供参考与借鉴.     

现代船舶机舱火灾研究综述

对船舶机舱发生火灾的主要原因及特点进行了阐述,表明船舶机舱火灾研究的重要意义,并对目前国内外船舶机舱火灾的研究现状、研究方法、防火目标及所采用的安全措施等进行了总结,同时对机舱火灾的研究前景进行了展望。     

船舶机舱风机变频控制系统设计

从机舱设备正常运转、人员舒适性和节能降耗角度出发,简述机舱风机变频控制系统设计方法,对变频控制变量选取、传感器布置、控制变量设定值选择和控制模式转换方式等进行分析研究,确定变频控制逻辑,实现机舱风机自动化控制.     

船舶机舱存储区域火灾燃烧特性的仿真分析

运用火灾数值模拟软件CFAST构建船舶机舱存储区域数值模型,结合理论分析获取不同火源功率和开口数量对存储区域火灾燃烧特性的影响,结果表明,火源功率对烟气层温度影响较大,火源功率越大,烟气层温度上升速率越快,火灾熄灭时间越早;有无开口对起火舱室的烟气层温度、空气层温度、烟气层高度影响较大;在有开口的情况下,开口数量对烟气层的温度和高度影响不大,对空气层温度影响较大,增加开口数量能够有效降低空气层的峰值温度,减慢空气层温度的上升速度。     

舰船机舱火灾烟气自然充填特性模拟实验

在舰船机舱缩尺模型中开展一系列油池火实验,对3种尺寸柴油池火产生的烟气自然充填特性进行研究。为了解无通风条件下舰船机舱内的烟气运动过程,实验中对舱室内的温度分布、气体浓度以及能见度等关键参数进行测量。实验结果表明:舱室内的温度较低,且在竖直方向上不存在分层现象;舱室顶部区域烟气中的氧气浓度很低;舱室内能见度随着火源直径的增大而降低,当油池直径为0.3 m时,能见度迅速下降至2 m左右。     

顶部开口船舱火灾下结构热力耦合方法研究

[目的]船舶舱室钢结构在火灾环境下的性能分析是结构防火设计的理论基础,与传统的标准升温法相比,基于真实火灾温度场的研究更能准确分析船舱结构的力学响应行为.为此,以船舶开口机舱结构为研究对象,开发基于FDS和ANSYS的火?热?结构耦合数值模拟方法.[方法]首先,采用FDS模拟得到火灾壁面温度场数据,以此温度场为边界条件...     

风力机叶片翼型气动特性数值模拟

针对NACA63-215翼型绕流流动建立了二维可压缩湍流模型,利用商业软件NU-MECA进行了相应的数值模拟计算.湍流粘度分别采用基于RANS的Spalart-Allmaras和Baldwin-Lomax两种湍流模型来处理,得出了雷诺数为3×106时,翼型NACA63-215的升力系数和阻力系数随来流攻角的变化关系及压力分布图,并与试验数据进行对比.研究结果表明:Spalart-All-maras湍流模型比Baldwin-Lomax湍流模型在预测翼型失速后气动性能方面更加有效,Spalart-Allmaras湍流模型在大攻角下较易收敛且计算出的翼型气动性能与试验值更接近.     

上层建筑结构对甲板流场影响的数值研究

对具有全通式甲板与边岛式上层建筑的船体进行数值模拟,结合直升机起降限制条件,研究不同风向下4种上层建筑结构船体对应的甲板流场结构,重点分析上层建筑结构对下冲气流和湍动能分布的影响。研究表明,上层建筑结构形式变化使建筑尾流区改变,从而影响其后的下冲气流范围;同时其对甲板流场影响与风向有关,舷向来风使绕流区增加,下冲气流范围增加,但0°和左舷风向时,上层建筑引起的"建筑下冲气流"对甲板流场几乎没有影响。采用湍动能对流场进行分析便于定量衡量,λ=0.21的I型建筑结构对应的甲板流场质量较好。     

组合涡诱导结构对某型燃烧室性能影响的分析

为解决某型燃气轮机间冷改造后环形燃烧室在高容热强度下燃烧效果不理想的问题,提出组合涡诱导结构,并通过数值模拟,研究该结构中的主要结构参数(波瓣高宽比、波瓣数和波瓣长度)对燃烧室性能的影响规律.结果表明:1)组合涡诱导结构可以明显改善高容热强度下的燃烧性能,具有较好的应用前景;2)随着高宽比的增加,燃烧效率逐渐降低,总压损失系数基本保持不变;3)随着波瓣数的增加,总压损失系数、出口平均温度和NOx排放均逐渐增大;4)随波瓣长度的增加,燃烧效率、NOx排放和出口平均温度均逐渐增大,总压损失基本保持不变.上述结论可为后续该型号燃气轮机燃烧室的数值计算和设计提供参考.     

混流泵内流场的数值模拟

利用FLUENT软件,采用标准k-ε双方程紊流模型和SIMPLE算法对混流泵内部的三维紊流流动进行数值模拟.通过对其内部流动速度、压力分布的分析,揭示了其内部流动的主要特征,对其性能及改进提供相关信息.     

船舶前缘引流减阻及流场特性数值模拟

为了减少船舶的粘性阻力,针对一条中低速船舶在其前缘开孔引流探索减阻效果。不计自由液面的影响,采用有限体积法和SIMPLEC算法,湍流模型为SSTk-ω两方程模型,压力采用标准格式,动量方程、湍动能方程和湍流耗散比率方程均采用二阶迎风格式,耦合求解Navier-Stokes方程和连续性方程,分析前缘引流对船体周围流场的影响及减阻效果。计算结果与原型船模的对比性分析显示:船艏压力系数明显降低,尾部压力系数有变化,船体壁面切应力略有降低,引流后总减阻率达到2%以上。     

Application of LES in the study of inlet flow field in marine gas turbine

The structure and aerodynamics performance of gas turbine inlet system is an important part of technology of gas turbine installed on naval vessels. The design and numerical simulations of gas turbine inlet system are conducted and reliable foundation for design and manufacture of marine gas turbine inlet system of high performance is provided. Numerical simulations and experiments of two inlet system models of gas turbine are conducted with satisfactory results and are of significance to the actual application of the inlet system.     

防风板抑尘效果数值模拟与风洞实验对比研究

运用空气动力学与流体力学相结合的数值模拟技术,对风洞实验进行了模拟实验。针对风洞实验的结果对数值模拟的各项参数设置进行调整。同时将实验数据与数值模拟数据进行了对比。研究结果表明,空气动力学数值模拟计算的结果与风洞实验结果对比的相对误差为2.23%,将空气动力学数值模拟应用于防风网工程上其结果具有可靠性。数值模拟技术的应用有助于防风网布置的优化与物理模型试验研究方案筛选。     

侧向风下航母甲板风涡流场的模拟研究

采用低马赫数假设下的气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究在侧向来风条件下,航母甲板风涡流场的特点。在侧向来风时,航母前部甲板上方压强时均值、变化幅度与周期差异不大;后部甲板上方压强时均值较前半部分略有增加,变化幅度和周期均有所增大。     

船体、定子与导管相互干扰尾流特性的数值模拟与试验验证研究

文章通过求解RANS方程,结合雷诺应力模型,数值模拟了水下航行体模型SubA在不带导管、定子与带导管、定子两种不同状态下的尾流三向速度场,分析了船体、定子与导管相互干扰尾流特性,数值模拟给出了模型尾部不同半径上的三向速度与伴流分数,并与试验结果进行了对比分析,两者结果吻合得很好,研究表明文中所使用的数值计算方法可以有效地模拟尾部三向速度场.通过对比发现,定子与导管对尾流场有阻滞作用,且相互干扰尾流特性相当复杂.同时利用数值模拟方法探讨了尾部去流段长径比对尾流场的影响,计算了两种不同长径比回转体模型的尾部去流段边界层速度分布,详细分析了尾部外法线上速度分布和边界层厚度随长径比的变化,指出该模型尾部去流段相对短粗肥胖,导致逆压梯度相对较大且变化剧烈,从而导致边界层增厚,速度相对降低,卷吸携带作用减弱,最终桨盘面轴向速度分布产生相应变化.