区域冷却系统流量平衡技术

针对船舶区域冷却系统的变流量特性,引入区域冷却系统流量平衡技术,给出了一种利用静态平衡阀和流量调节阀进行静态、动态水力平衡的控制方法和控制策略。结合某船情况,进行区域冷却系统设计,针对典型区域,进行区域冷却系统仿真计算,确定管网调节部件的关键参数。搭建区域冷却系统典型试验台架,对典型管路开展水力平衡控制试验,验证流量平衡控制的有效性和系统设计方法的正确性。     

一种新型舰船防护板的抗水下爆炸冲击性能研究

防护板在舰船上的应用非常广泛,它对于提高舰船抵抗水下爆炸冲击波载荷性能、抗碰撞冲击性能等都具有重要作用。利用薄壁圆管的吸能特性设计了离散型和紧密型圆管夹心板,使用大型非线性有限元软件MSCDytran建立水域、炸药及防护板的三维有限元模型,并进行水下爆炸数值计算,从板的吸能能力、加速度响应、变形量3个方面分析了2种夹心板和普通平板在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能。仿真计算结果表明,离散型夹心板的抗爆性能优于紧密型夹心板和普通平板。     

水面舰船尾流电导率信号分布的实验测量与数值分析

舰船运动时其尾流显示出其运动轨迹，它是比舰船本身放大若干倍的目标。通过尾流的电导率特性来检测水面舰船尾流是一种新的有效手段，这是因为海水的电导率与海水的速度和盐度（或温度）有关。而尾流区与非尾流区之间存在速度差和盐度（或温度）差，利用电导率探头可获得对应于这些差别的综合信号。作者在试验水槽中构成了与海洋环境类似的盐度分层流场，水槽由10mm厚的有机玻璃板制成．其长、宽、深分别为700cm、45cm、57cm，杠水槽的两侧沿其纵向装有滑轨阻便坐标架运行。水槽中由双螺旋桨自航水面船模产生尾流，分别在盐度分层流场和非分层均匀流场中测量了尾流电导率信号的横向分布，并对盐度分层流场中水面舰船尾流的纵向速度分布进行了数值计算。试验结果表明：在盐度分层流场和非分层均匀流场中。水面舰船尾流的电导率信号沿其横向都近似呈高斯分布；尾流速度对其电导率信号的影响比盐度梯度的影响大得多，在本实验条件下前者比后者约大8倍；尾流的无量纲纵向速度亏损的数值计算结果，与尾流的相对电导率信号横向分布的实测结果具有很好的一致性，在尾流中心区域该数值计算结果与实测结果的相对误差约为12％。     

大型舰船环状冷媒水系统运行模拟分析与试验

搭建了某舰船环状冷媒水系统的模拟仿真平台与试验平台,对该系统不同负荷需求下的运行模式进行模拟分析与试验研究,分析了舰船冷媒水系统在不同运行模式下用户的流量分配特性。结果表明,对于舰船夏季夜间与过渡季运行工况,系统双泵、三泵分别向全船所有用户供水时,用户流量分别约为设计流量的50%与70%,区间流量不平衡率小于15%,满足舰船用户不同负荷(50%或70%左右)下的流量需求;对于舰船冬季运行工况,系统单泵、双泵供全船全年支路冬季运行时,用户流量约为设计流量的70%与95%,其区间不平衡率均小于15%,满足舰船冬季满负荷(100%)部分负荷(70%)条件下用户的水量需求。通过模拟与试验结果对比,进一步分析实际舰船环状冷媒水系统的水力平衡特性。     

实尺度舰船舱内炮弹静爆试验方法

[目的]为提高舰船在舰炮攻击下舱室损伤特性的等效性,更好地反映实船舱内炮弹爆炸对船体结构、设备和人员的毁伤特性,[方法]采用实船舱室模型进行炮弹舱内静爆试验,以得到舱内静爆冲击波的超压、准静态超压、结构应变等数据处理方法,最终得到实验爆源、舱室结构、设备和人体模型的简化方法及设计制作要求。[结果]根据试验结果,总结出局部花瓣破口(Ⅰ)、边界剪切断裂(Ⅱ)和板架大变形(Ⅲ)3种舱室结构的损伤模式及其判据。其中,新提出的损伤模式Ⅰ的判据为爆距小于0.25倍板架宽且爆源能量大于板的弯曲塑性变形能。[结论]该研究将前人总结的矩形板架爆炸变形破损模式进行了拓展,所得结果可为舰船抗爆校核评估与防护设计提供参考。     

船用大压降给水管道多级孔板设计及节流特性研究

为减少大压降给水管道振动和噪声,确保船舶汽水系统的稳定循环特性,以某船用大压降给水管道为原型,采用CFD数值模拟的方法分析六级同心孔板和六级偏心孔板的压降特性、流场结构及湍流脉动规律,计算结果表明,六级偏心节流孔板适用于大压降短管距的船舶给水管路系统。数值计算的结果与理论设计吻合较好。     

舰船油舱新型抑爆材料抑爆效能实验研究

本文采用实弹炮击的形式试验研究了2种新型抑爆材料对舰船油舱的抑爆效果。分别用高速相机、红外热像仪和压力传感器来记录爆炸图像、温度场分布以及爆炸超压,试验结果与空白实验进行了对比。通过试验研究,给出了2种抑爆材料在喷气燃料(RP-3)爆炸过程中的高速图像、温度分布以及爆炸超压曲线等数据,为未来选取舰船油舱抑爆材料提供了一定的理论基础。试验结果表明,网状高分子材料和非金属球形材料在不同程度上对舰船油舱起到了抑爆效果。     

舰船油舱新型抑爆材料抑爆效能实验研究

本文采用实弹炮击的形式试验研究了2种新型抑爆材料对舰船油舱的抑爆效果。分别用高速相机、红外热像仪和压力传感器来记录爆炸图像、温度场分布以及爆炸超压,试验结果与空白实验进行了对比。通过试验研究,给出了2种抑爆材料在喷气燃料(RP-3)爆炸过程中的高速图像、温度分布以及爆炸超压曲线等数据,为未来选取舰船油舱抑爆材料提供了一定的理论基础。试验结果表明,网状高分子材料和非金属球形材料在不同程度上对舰船油舱起到了抑爆效果。     

集体防护区超压建立过程分析

将集体防护区按照压力不同划分为3个区域,推导超压建立过程中压力场不均匀分布的数学模型,结合该模型对超压建立过程中压力变化试验数据进行分析。结果表明,集体防护区建成后,可根据调试试验结果对高压区、中压区、低压区之间流通面积进行调节,从而改善超压建立过程的效率。此外,防护区超压建立后,有必要对压力稳定的控制策略进行优化,缩短达到超压稳定的时间。     

船用锅炉给水再循环管路上的节流孔板设计与优化北大核心CSCD

船舶给水管路上节流孔板的过度限流,会引起管路产生剧烈的振动和噪声,极大地影响船用给水系统管路的安全运行。针对某大型船舶蒸汽动力系统试验中给水再循环管路上单级节流孔板汽蚀诱发管路剧烈振动和噪声的故障事例,根据管路汽蚀的理论评估方法,分析孔板汽蚀诱发管路振动的机理。采用CFD数值模拟手段研究给水再循环管路节流孔板流域的压降特性、湍流结构及温度场分布规律,验证并明晰给水再循环管路单级节流孔板下游发生的汽蚀现象。为规避孔板发生汽蚀现象,提出多级孔板减压限流的方法,基于阻塞压差的理论设计方法,结合多级节流孔板几何级数递减的设计原则,计算节流孔板的孔径、级数和厚度。该分析方法可用于指导船舶大压降给水系统管路多级节流孔板的结构设计和安全运行。     

船用锅炉给水再循环管路上的节流孔板设计与优化

船舶给水管路上节流孔板的过度限流,会引起管路产生剧烈的振动和噪声,极大地影响船用给水系统管路的安全运行。针对某大型船舶蒸汽动力系统试验中给水再循环管路上单级节流孔板汽蚀诱发管路剧烈振动和噪声的故障事例,根据管路汽蚀的理论评估方法,分析孔板汽蚀诱发管路振动的机理。采用CFD数值模拟手段研究给水再循环管路节流孔板流域的压降特性、湍流结构及温度场分布规律,验证并明晰给水再循环管路单级节流孔板下游发生的汽蚀现象。为规避孔板发生汽蚀现象,提出多级孔板减压限流的方法,基于阻塞压差的理论设计方法,结合多级节流孔板几何级数递减的设计原则,计算节流孔板的孔径、级数和厚度。该分析方法可用于指导船舶大压降给水系统管路多级节流孔板的结构设计和安全运行。     

GPS舰船测姿系统的天线布局研究

GPS测姿是一种基于GPS载波相位测量的新技术,利用GPS测量舰船姿态具有良好的应用前景。GPS测姿的精度与基线的长度和基线夹角密切相关。介绍了用GPS测量舰船姿态的基础概念和基本原理,用直接法对舰船的姿态角进行解算,在此基础上,推导了姿态解算的误差估计模型,分析了GPS测姿精度与基线长度和基线夹角的关系,发现适当增加基线长度,并使2条基线正交分布,可以提高舰船姿态的测量精度。最后用仿真试验对推导结论进行验证,试验结果与推导的结论一致,为GPS测量舰船姿态的天线布局提供理论参考。     

NBC防护区超压控制的研究与运用

NBC(核辐射、生物和化学)防护系统可确保舰船在核生化条件下的作战区域、续航能力和自持力,建立稳定的NBC防护系统是舰船应对核生化武器的必要手段。NBC防护系统的稳定性主要体现在其防护区超压的稳定控制,而NBC防护区超压控制主要是针对防护区进出通道上的压力梯度及防护区正压的建立。通过介绍美国海军CPS(集体防护系统)的防护等级和防护形式,分析了目前大多数舰船NBC防护区的防护等级、洗消站和气闸室的设置情况及防护区进出的控制形式;然后针对防护区进出通道的压力梯度和正压要求,分析了超压控制的基本工作原理,并对超压控制器和压力泄放阀的关键技术和选型进行了研究,得出了防护区超压控制设计原理;通过对单个NBC防护区及其超压控制的研究,总结了一定的设计经验,为多区或全船式防护系统的超压设计提供参考。     

舱室内爆冲击波载荷特性及影响因素分析

战斗部爆炸产生的冲击波载荷是舰船舱室结构的主要载荷之一,舰船舱室内爆炸载荷准确与否是正确计算板架响应的关键.舰船舱室内爆冲击波在舱室内部多次反射,舰船舱室内部形成持续时间较长的准静态压力过程,在此过程中舱室板架承受多次冲击波反射载荷.本文采用实验验证数值程序计算舱室内爆炸冲击波的可靠性,在此基础上采用数值方法研究舱室内爆冲击波壁面反射特性及爆点位置对舱室内爆载荷的影响.计算结果表明舱室内爆各壁面反射冲击波明显,爆点位置仅对爆点附近区域冲击波特性有影响,对远离爆点区域的冲击波特性无明显影响.     

舱室内爆冲击波载荷特性及影响因素分析

战斗部爆炸产生的冲击波载荷是舰船舱室结构的主要载荷之一,舰船舱室内爆炸载荷准确与否是正确计算板架响应的关键。舰船舱室内爆冲击波在舱室内部多次反射,舰船舱室内部形成持续时间较长的准静态压力过程,在此过程中舱室板架承受多次冲击波反射载荷。本文采用实验验证数值程序计算舱室内爆炸冲击波的可靠性,在此基础上采用数值方法研究舱室内爆冲击波壁面反射特性及爆点位置对舱室内爆载荷的影响。计算结果表明舱室内爆各壁面反射冲击波明显,爆点位置仅对爆点附近区域冲击波特性有影响,对远离爆点区域的冲击波特性无明显影响。     

航行器发射气密环开孔透气数值分析和试验研究

本文建立航行器发射过程气密环透气三维数值分析模型,在数值仿真中考虑燃气入口参数进入筒底后作用于航行器底部的作用过程,气密环透气孔工质气体流动及各腔分布特性,获得气密环分隔的各环腔工质气体流场分布规律,同时设计了地面动态发射试验,监测了航行器发射过程气密环开孔各腔压力分布规律。结果表明,本文建立的缩比模型数值分析获得的透气压力与试验测试数据规律一致,通过发射气密环开设小孔可有效控制其各环腔压力分布,研究方法可指导航行器水下发射气密环透气研究。     

大型舰船环状冷媒水系统运行模式试验研究

[目的]为了解决大型舰船环状冷媒水系统多种工况运行时的水力平衡问题,[方法]针对该系统的形式及特点,搭建缩比试验平台,对系统各区独立运行、备用泵向各区供水、单泵及多泵联合供水等多种运行模式进行试验研究。分析在不同运行模式下各区用户支路的流量分配特性。[结果]试验结果表明,当位于舰船舯部的备用泵分别向其他各用户区供水时,各用户支路的实际流量达到设计流量的90%以上,其水力失调度为0.89~1.02;单泵向全舰供水时,用户试验流量仅达到设计流量的20.0%~37.1%,区间流量最大不平衡率均大于40%,存在严重的水力失调现象;对于系统多泵联合供水运行模式,双泵、三泵、四泵联合供水模式下的最优运行工况可满足舰船不同负荷下的水量需求,区间流量最大不平衡率小于15%,结果能满足工程要求。[结论]试验结果可为实舰运行与控制提供参考依据。     

大型舰船环状冷媒水系统运行模式试验研究北大核心CSCD

[目的]为了解决大型舰船环状冷媒水系统多种工况运行时的水力平衡问题,[方法]针对该系统的形式及特点,搭建缩比试验平台,对系统各区独立运行、备用泵向各区供水、单泵及多泵联合供水等多种运行模式进行试验研究。分析在不同运行模式下各区用户支路的流量分配特性。[结果]试验结果表明,当位于舰船舯部的备用泵分别向其他各用户区供水时,各用户支路的实际流量达到设计流量的90%以上,其水力失调度为0.89~1.02;单泵向全舰供水时,用户试验流量仅达到设计流量的20.0%~37.1%,区间流量最大不平衡率均大于40%,存在严重的水力失调现象;对于系统多泵联合供水运行模式,双泵、三泵、四泵联合供水模式下的最优运行工况可满足舰船不同负荷下的水量需求,区间流量最大不平衡率小于15%,结果能满足工程要求。[结论]试验结果可为实舰运行与控制提供参考依据。     

大型舰船环状冷媒水系统并网运行模拟分析

针对某大型舰船环状冷媒水系统形式及特点,利用Flow Master建立该环状冷媒水系统的模拟仿真平台。通过对环状冷媒水系统单泵、双泵、三泵以及四泵多种并网运行工况的模拟计算,分析不同运行工况下用户区内与区间的流量分配特性与水力失调情况。模拟结果表明,系统在并网运行时,各用户区内支路流量分配较均衡;单泵供全舰用户运行时,各区用户模拟流量为设计流量的26.7%~38.8%,区与区之间流量最大不平衡率为31.1%,出现明显水力失调现象;对于多泵联合供全船运行工况,各区用户模拟流量分别为设计流量的51.8%~58.4%、77.0%~76.2%、88.7%~90.8%,能适应舰船不同负荷需求,区与区之间流量最大不平衡率小于15%,流量分配较均匀,满足工程要求。     

舰船岸接供水运行模式的水力平衡试验

针对岸接泵直接供水运行时,舰船各区用户流量分配不均,存在明显的水力失调问题。提出在冷媒水管网系统中增设动态流量平衡阀、增压泵及分流跨接管3种水力平衡措施以改善系统水力失调。试验结果表明,采用增压泵和分流跨接管2种措施的效果更好,能使各区用户的流量分配更均匀。