美国海军潜艇舱室液压系统泄漏火灾风险研究进展

本文针对潜艇舱室液压油泄漏后的火灾风险研究,概述了美国海军所开展的一系列研究工作。为开展这项专项研究,美国利用根据核潜艇艏部舱室搭建的“沙德威尔/688”测试平台,对火灾、爆炸和其它相关风险进行了试验研究,取得大量成果,同时基于实测数据验证了针对性开发的潜艇舱室火灾预测软件的准确性。文章结合我国该领域的研究进展,指出液压油泄漏火灾风险控制思路和未来发展方向。相关研究对我国开展潜艇及其它船舶和密闭环境火灾风险控制研究具有指导意义。     

风机机舱火灾热流场特性数值研究

为研究风机机舱发生火灾后的热流场特性规律,建立适用于风机机舱火灾计算的数学物理模型,对描述质量、动量和能量运输的通用方程进行简化和变形,用数值程序进行了求解,得到火灾发生后热释放速率及机舱内温度、热流、烟气高度等参数数据;分析典型火灾工况下各参数变化的反应延迟时间和变化规律、以及典型工况下特征参数的阈值,通过分析火灾流场特性变化规律,为风机消防设计提供参考。     

船用轴带发电机的温度场分析研究

轴带发电机的性能和可靠性直接影响船舶电力系统的稳定运行。从对流换热和传热数学模型入手,对一台轴带发电机的发热问题展开深入研究。构建电机三维流热耦合场数值计算模型,计算了电机本体流热耦合场,通过样机试验验证了模型和计算方法的正确性。研究电机内部结构对温度分布的影响,为轴带发电机的散热结构优化设计提供了技术支持。     

单扩张腔消声器流场特性与温度场研究

以某型船用排气消声器为研究对象,为改善流体阻力对船舶柴油机的功率影响及消声器表面热辐射造成的机舱通风的影响,对其单扩张腔消声器的阻力损失与表面温度场进行了详细的分析与研究。利用大型通用CFD流体计算软件对消声器的流体流动与表面温度场进行了分析计算,通过适当改变内部内插管的布置,可有效改善内部紊流流场,降低消声器的流动阻力;通过包覆一定厚度的隔热材料,可有效降低消声器表面温度,降低热辐射。     

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。     

基于大涡模拟的槽道微气泡减阻数值模拟

以大涡模拟和mixture两相流模型计算微气泡对湍流边界层的影响,以达到减小湍流边界层阻力的目的.数值模拟中,在同一水流速度和不同气泡喷射速度下,阻力随着气泡的喷射速度的增加而得到很大的减小,但当气泡量达到饱和时,减阻效果下降.数值模拟结果表明,在湍流边界层中注入微气泡是一种有效的减阻方式.     

汽车发动机EGR系统换热器的CFD数值模拟

应用FLUENT计算软件对汽车发动机废气再循环系统(EGR)换热器进行数值模拟,采用GAMBIT网格生成技术建立物理模型,在FLUENT中采用合适的计算模型、差分格式和边界条件,对计算结果进行后处理分析,为废气再循环系统换热器的设计和优化提供理论计算依据。     

舰载导弹发射舱火灾数值模拟研究

舰载导弹垂直发射舱的热安全性始终是影响发射系统安全的一个最重要的因素,研究发射舱的火灾问题能够对导弹所处的热环境进行预估,从而为发射舱安全性的研究和设计提供理论依据。文中分析了舰载导弹共架垂直发射舱的火灾情况,并在此基础上建立了火灾数学物理模型。选取2种典型起始温度和2种典型火源进行了数值模拟计算,计算结果能够正确反映发射舱发生火灾时其内的温度—时间变化规律。研究具有工程参考和实际应用价值。     

水火弯板成形因素对横向收缩量的影响

水火弯板自动化的研究需要定量化地确定横向收缩量.本文采用实验和有限元分析相互结合的方法来研究线加热过程中的横向收缩量.首先,利用水火弯板实验的结果标定有限元分析中呈高斯分布的热源模型参数,而后利用数值模拟的方法探讨水火弯板成形因素对横向收缩量的影响.这些因素包括自然对流换热系数、有无水冷、热源速度、加热焰道长度、燃气流量和横向曲率半径.研究结果表明:自然对流换热系数和横向曲率半径对横向收缩的影响很小;跟踪水冷可以形成有效的收缩;不同燃气流量的热输入有不同的横向收缩变形.本文提出了综合考虑火焰速度、火焰有效功率、火焰作用半径和钢板厚度的热源体能量模型,该模型可以更好地反映这些热输入影响参数所引起的综合作用.     

室内夏季空调冷凝热回收系统模拟分析

针对宾馆空调冷凝热回收中冷凝热和热水供应规律之间的不匹配性问题,提出了单、双台水-水热泵及其辅助设备热回收方案,通过系统数值模拟,发现采用双台热泵系统能够满足热水需求,解决冷凝热排热不匹配问题,达到了较好的节能效果．     

采用序列函数法在身管导热反问题中的应用

根据外壁面的温度分布推算内壁面的温度是一类不适定的导热反问题。通过研究身管内膛壁热响应特性,建立应用多个温度测点、多个未来时间步的计算模型。根据Becks序列函数法的思想,计算结构内部温度场,并取其中数点温度信息作为反问题输入条件,反演得到内膛壁热流响应。在此基础上,利用FORTRAN语言编写程序进行计算求解,由身管外壁温度随时间的变化得到管内膛壁温度随时间的变化。计算结果表明,计算值与准实验值吻合,序列函数法能够准确地计算得到管内壁不同位置温度随时间的变化。     

LED 翅片散热器传热性能研究

通过实验和数值模拟的方法,研究了不同功率下家用LED灯翅片散热器内的温度分布、表面传热系数等换热性能。结果表明：随散热器温度上升,翅片间空气速度增加,速度增大到一定值时,空气流态从层流向湍流过渡,使得基板的温度先升高,在湍流出现时散热性能增强,基板的温度随之下降,随后趋于定值;随功率的增加,平均表面传热系数略有增加,但影响不大。     

机械排烟控制航母机库火灾烟气运动大涡模拟

航母机库火灾是影响航母安全的重要因素。为研究航母机库火灾防护与控制技术,采用低速气流运动控制方程组和湍流燃烧大涡模拟方法仿真分析机械排烟条件下航母机库油料火灾的蔓延与烟气运动规律。结果表明：针对本算例机库几何尺寸和油池火规模,机械排烟量介于300~600 m3/s,不仅会增高热烟气层高度、降低下层烟气温度,还会降低火源附近的热流密度;当机械排烟量不超过600 m3/s时,采用机械排烟对油池火蔓延的强化影响不显著;机械排烟使热烟气排出温度明显增加,选择风机需要考虑耐温要求。     

Swimming for survival: A role of phytoplankton motility in a stratified turbulent environment

We investigate a role for vertical migration in stratified coastal water, where the swimming speed is generally significantly less than the typical turbulent fluctuations in a tidally-mixed bottom layer. In our modelling approach we use a k- turbulence model to describe the physical forcing, a Lagrangian random walk model to describe the vertical displacement of individual cells in response to turbulence and due to cell motility, and a phytoplankton growth model to direct the swimming behaviour of the phytoplankton according to their light and nutrient requirements. The model results show how the cells form a stable subsurface chlorophyll maximum (SCM) at the base of the thermocline where episodic tidal turbulence causes erosion of part of the SCM biomass into the bottom mixed layer (BML). We then focus on the question of whether an ability to swim (weakly, compared to typical bottom layer turbulent intensities) provides any advantage by allowing return to the SCM. Our results show that tidal turbulence in the BML helps both motile and neutrally-buoyant cells by periodically pushing them into the base of the thermocline. Motile cells then have the advantage that they can swim further into the thermocline towards higher light which also reduces the likelihood of being re-mixed back into the BML.     

计及热辐射及翼翅效应的VLGC温度场计算

运用热力学理论,对设有A型独立液货舱的大型全冷式液化气船（VLGC）的液货、船体结构及海水和空气之间的热传递过程作了研究并对船体结构温度分布作了计算。计算中,除考虑传统的对流和传导之外,还考虑了热辐射以及船体结构加筋板架翼翅效应（fin effect）的影响,提高了计算精度。建立了热传递能量平衡方程,并通过迭代法进行求解,最终得出了船体结构温度场分布。     

Numerical study on breaking phenomena of ships’ waves in narrow and shallow waterways

The environmental impact of a ships waves, such as the risk of erosion of coasts and riverbanks, and unacceptable ship movements in a restricted waterway, is now a significant ship design criterion. Therefore, it is necessary to predict ship-wave phenomena accurately in a restricted waterway. In this study, a numerical investigation of the breaking phenomena of a ships waves in restricted waterways was carried out. Incompressible Navier–Stokes and continuity equations were employed. The equations are discretized by a finite-difference method in a curvilinear coordinate system. The interface capturing method was applied to simulation of a ships waves, including wave-breaking. A modification of the level-set method is proposed to find the free surface shape clearly and without difficulty of the implemation of the boundary conditions for the distance function. In order to obtain a high resolution of wave height, a constrained interpolated profile (CIP) algorithm is adopted. In order to check the advantage of the CIP method, computations by two numerical methods, the CIP and the 3rd-order up-wind scheme, were compared. The computations for a Wigley hull in restricted waterways were performed and compared with experiments. The phenomena of ships waves in restricted waterways are discussed in order to understand the mechanism of wave-breaking in relation to the change in water depth along a waterway.     

Global cutting-path optimization considering the minimum heat effect with microgenetic algorithms

This article considers microgenetic algorithms (GAs), which explore in a small population with a few genetic operators, for cutting-path optimization problems. The major difference between GAs and simple genetic algorithms (SGAs) is how to make a reproductive plan for an improved searching technique because of population choice. It is shown that GAs implementation reaches the near-optimal region much earlier than the SGAs approach, and the GAs give a better solution than simulated annealing (SA). The main objective was to determine what temperature distribution can be obtained from the solution of a travelling distributed heat source. The solution of the travelling heat source on nested raw plate provides information about the vertices of each nested part of the raw plate. From the fact that the initial temperature at a piercing point strongly depends on the heat flow which stems from the previous cutting contour, the temperature of all piercing points must be lower than the critical temperature after each cutting of the components of a part. The critical temperature is identified as the mechanical melting temperature of steels. A heuristic back-tracking method is introduced to find the near-optimum cutting path considering the minimum heat effect on deformation. The heuristic back-tracking method is incorporated with the GAs.     

熵格子Boltzmann方法的重整化群代数湍流模型

重整化群理论所建立的湍流模型能够最大程度地减小模型经验性,因此文章尝试将重整化群代数湍流模型引入到熵格子Boltzmann方法中,建立新型的计算模型以对高雷诺数湍流进行模拟研究。同时为了进行比较研究,还建立了熵格子Boltzmann方法的标准大涡模拟模型。完成了对高雷诺数湍流绕流场的模拟计算。结果表明:所建立的熵格子Boltzmann方法重整化群代数湍流模型能够有效地模拟高雷诺数湍流流动问题;其对紧贴壁面处较小尺度湍涡的模拟结果趋近于大涡模拟的结果;重整化群代数湍流模型在对高雷诺数湍流的模拟中表现出耗散模型的特征。     

LNG加注船液货舱区域温度场有限元分析

以6000m³ C型独立式液货舱液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)加注船为研究对象,利用Patran软件的热分析模块,使用有限元法对液货舱区域温度场进行数值模拟。计算过程主要考虑传导和对流,对计算模型加以合理简化,根据热力学理论计算出热对流换热系数,使用Patran软件建模并进行有限元计算,得出温度场。根据温度场分布,可确立钢材等级,为液货舱区域船体结构钢板的选材提供指导。     

乘员负荷分布方式对客室内气流组织的影响

应用重整化群κ-ε紊流模型,分别计算并比较了非空态与空态空调列车室内空气三维紊流流场与温度场的分布特性．采用MonteCarlo法分析计算了太阳透射辐射和壁面间的辐射在车室内各固体壁面引起的附加热流变化,并以此作为能量方程的附加源项;对旅客产生的热负荷分别采用平面分布与空间分布处理方式,对比分析了采用不同热负荷分布方式对空调列车客室内三维空气流场与温度场分布的影响．研究分析表明：不同的热源处理方式对客室内流场与温度场有较大的影响．最后,实验验证了采用数值模拟手段研究非空态空调列车室内气流组织的可靠性,为空调列车室内舒适环境的优化研究提供了依据．