不同海况下风浪对船舶排气扩散的影响研究

针对船舶航行过程中污染气体的排放和再吸入问题。基于开源CFD代码OpenFOAM，采用内外场混合算法模拟船舶在不规则波浪中的运动，采用多组分气体扩散模型模拟风口气体的排放与扩散，将两者相结合对船舶在波浪中航行时的气体扩散进行数值仿真。在固定船舶排风口排气速度、新风入口进气速度以及船舶航速的前提下，分别模拟了四、六、九级海况下的船舶航行运动，研究了不同海况及风速下船舶运动对排气口气体浓度扩散所产生的影响，以及对新风入口处气体再吸入率的作用。     

基于CFD与正交试验设计的均流板性能优化

针对空调箱内部气流的均匀性受均流板影响较大等问题,对均流板的进风距离、孔面积、孔间距进行参数分析。根据正交试验设计25组试验,利用CFD软件对试验进行模拟,以速度均匀性表征气流均匀性,并通过Minitab软件进行参数显著性分析。结果表明:进风距离是影响气流均匀性最显著的参数,当小孔面积为120 mm~2,进风距离为140 mm,孔间距为17 mm时,气流均匀效果最佳。     

基于CFD的船舶排气管系流场分析

为了解船舶排气管系的阻力及其流动特征,运用计算流体力学(CFD)中数值模拟和试验的方法,对排气管90°弯头和单扩张抗性排气消声器的流动特征进行数值模拟和试验,分析管系中的压力分布和速度分布,探讨部件阻力损失机理和变化规律,模拟结果和试验结果基本吻合。结果表明,CFD方法对船舶排气管系的流场分析具有可靠的预测性,可为降低船舶排气系统压力损失和船舶动力装置油耗提供依据。     

大气边界层对SFS2空气尾流特性的影响

为研究大气边界层对舰船空气尾流特性的影响,本文以典型驱护舰简化模型SFS2为研究对象,采用计算流体力学仿真(CFD)方法模拟了均匀来流条件和2种大气边界层条件下的尾流。Ansys Fluent的计算结果表明大气边界层中的速度梯度减小了入口处气流流动动能的输入,湍流特性中湍动能的存在又增加了能量的输入,故同时考虑速度梯度和湍流特性大气边界层条件时,预测的流场物理量数值位于均匀来流和速度梯度条件下预测值之间。本文研究成果表明在实际研究舰船空气尾流时大气边界层条件不可忽略。     

基于CFD的船舶风力助推转子空气动力特性分析

考虑转子工作环境特点,采用计算流体动力学(Compulational Fluid Dynamics,CFD)方法分析转子样机在多种速度比下的空气动力特性,计算目标转子在实际风场环境中的升力系数与阻力系数,研究两个转子之间的流场干扰作用。计算结果表明:转子的临界Re为0.5×10~5～1.0×10~5,长径比为4.92的转子在速度比约为3.50时升力系数达到最大。对试验船舶转子系统进行CFD模拟发现,试验船舶的转子系统之间存在相互干扰,转子系统节约轴功率约为5%。通过百吨级样船试验发现转子系统节约轴功率可达10%。     

舰船舰面空气流场的CFD数值模拟探讨

CFD技术已经广泛应用于舰船水流场的分析计算研究领域,而在舰船空气流场研究中的应用趋势正在逐步增强,目前国内在该领域的研究工作还处于起步阶段.从现代舰船气流场的研究发展现状、舰船空气流场CFD数值计算方法的选用以及实例数值计算,探讨了数值模拟舰船气流场的可行性,并通过将计算实例的数值计算结果与其对应状态的风洞试验结果进行对比分析,验证了计算结果的合理性,结果显示,利用CFD工具在定常条件下对舰船空气流场的模拟计算方法是可行的.     

柴油机选择性催化还原后处理系统建模

采用计算流体动力学（CFD）与化学反应动力学结合的方法，建立了柴油机尿素选择性催化还原排气后处理系统的三维数值模型，包括尿素水溶液蒸发及热解、催化还原化学反应等过程。在该模型基础上计算研究了1600r／min不同负荷（33％，49％，72％，100％）条件下SCR后处理系统的特性。结果表明模拟与试验结果吻合较好。通过不同结构形式的对比计算，提出了该系统的改进方案。     

求解SUBOFF绕流问题的粘势流耦合方法

针对SUBOFF光体绕流问题,根据Helmholtz速度分解定理将流场速度分解为势流部分和非势流部分,代入到N-S方程推导得到耦合势流速度的关于非势流速度的控制方程,其中势流部分速度采用数值方法预先求得,非势流部分控制方程的表达与N-S方程一致,可直接采用传统N-S方程的计算方法求解。文中在Open FOAM平台内实现了SUBOFF绕流问题的粘势流耦合计算,通过对不同来流速度下的SUBOFF绕流的计算模拟,并将耦合方法计算获得的流场中的速度、压力等,与文献中试验结果以及传统计算流体动力学(CFD)等计算的结果进行仔细比较和分析,相关结果吻合良好。流场中的非势流部分速度分量在远场较小,甚至趋于0,论文分析考察了较传统CFD方法计算范围小的区域,将粘势流耦合方法与传统CFD方法进行了计算研究和对比。研究表明,粘势流耦合方法对区域大小不敏感,可以采用更小的计算区域,同时提高计算效率;该方法适用于绕流问题的计算模拟,为改善CFD计算效率提供了新的途径。     

风对悬浮泥沙扩散特性影响数模研究

为探讨风对海岸工程产生悬浮泥沙的扩散特性影响,通过苍南海域海上倾倒试验实测资料验证了河口海岸地区平面二维潮流泥沙数学模型的计算参数。然后在模型中考虑风的作用,比较不同风向和风速作用下的悬浮泥沙扩散特性。研究结果表明:风会对悬浮泥沙的运动轨迹、扩散速度和扩散范围产生较大影响,且风向和风速是十分重要的影响因素。     

基于CFD不同边界条件下气力输运装置内流场变化研究

采用计算流体动力学方法(CFD)对气力输送装置内的压力变化和流场变化进行研究。通过实验测得的压力值对数值计算结果的正确性进行验证，在此基础上，分别研究在不同边界条件下，重力式卸料器和旋风分离器中压力的变化和流场中的速度变化。结果表明，重力式卸料器和旋风分离器在不同进口边界条件下压降的比值是不变的。     

船舶涂装车间VOCs废气排除效果数值模拟

针对大型船舶涂装车间，建立用于两种不同通风方案和挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）废气扩散的数学模型。运用数值模拟方法，研究不同通风方案的气流速度场和气流压力场的分布特点及其对VOCs废气排除效果的影响规律。结果表明：侧进侧排（Side Intake and Side Discharge，SISD）式的原有通风方案导致车间VOCs废气不断向车间顶部累积，通风效率较低；而侧进底排顶部补风式的优化通风方案可有效提升车间湍流区域面积和风速，对VOCs废气排除效果作用显著。研究结果可为船舶涂装车间通风系统的优化设计提供参考依据。     

船舶双层底局部通风有害气体分布数值模拟研究

采用流体分析软件Fluent,对典型船舶密闭舱室双层底进行二氧化碳气体保护焊接作业时的局部通风风流流场、有害气体CO2及CO浓度场分布进行数值模拟分析,确定有害气体扩散的数学模型。通过设置组分源项的方法利用组分输运方程得出在一定通风量的情况下CO2及CO气体的浓度分布规律,并与实测数据作对比,结果基本一致,由此可根据不同通风条件下确定焊接作业危险区域,为防止CO2集聚和CO中毒采取有效措施提供理论依据。     

大温差技术在船舶空调中应用的可行性分析

大温差送风技术已在国内外建筑领域推广,文中针对船舶空调领域实施这一技术的可行性进行初步分析和探讨。基于大温差低温送风在船舶上使用的优势,提出了大温差变风量送风系统方案,通过了对典型舱室进行负荷计算和建立物理模型,并采用CFD数值模拟分析了船舶舱室大温差低温送风下气流组织分布,研究了不同送风温度和不同送风量下的温度和速度场分布云图。结果表明,大温差低温送风技术在船舶空调领域实施是可行的。     

采用封闭式燃油炉灶的船舶厨房空调通风设计

针对船舶厨房中采用的开式燃油炉灶在使用过程中存在熄火的现象，提出采用具有独立进风、排烟系统的封闭式燃油炉灶。通过对采用封闭式燃油炉灶的船舶厨房空调通风设计的探讨，将厨房空调通风系统划分为工作区空调系统，炉灶进风、排烟系统和集气罩风幕系统三个部分，并对工作区全面空调的设计，炉灶进风、排炯的压力匹配和集气罩风幕气流组织形式等问题进行分析。认为与封闭式燃油炉灶相匹配的合理的厨房空调通风设计，能有效保证封闭式燃油炉灶的正常工作，消除开式燃油炉灶所存在的熄火问题。     

船舶机舱通风数值模拟分析

利用CFD技术对某船舶机舱通风系统进行数值模拟,提出机舱气流组织改进措施.选取舱内典型截面进行分析,指出可以通过安装隔屏来消除舱内大漩涡,同时调节机械抽风口数量和位置,可使舱内气流组织得到改善;对舱内人员活动区域进行分析,表明活动区域环境速度、温度均符合设计要求,而且风机开度与舱内温度密切相关,根据舱内不同温度要求合理选择开度可节省资源.模拟结果证明CFD技术有利于机舱通风设计,为通风系统的改进提供了有力工具.     

燃气轮机进气系统过滤结构数值模拟

针对某型燃气轮机陆上试验的进气系统,布置不同过滤结构模型,采用CFD数值模拟计算方法,分析了三种过滤结构对进气系统流场、燃机进口空气速度均匀性、总压损失等参数影响。结果表明：在低进气流量下,过滤结构产生的总压损失占据主导位置,随着进气流量的增加,进气室稳压室向燃机进口直管收缩产生的压损更为明显。两侧分布式过滤结构降低了燃机进口空气速度的不均匀度,并有效降低了总压损失。     

发动机排烟对海洋平台及周围环境影响的数值模拟

运用Fluent软件,基于组份输运模型,对陆丰13-2钻井生产平台上发动机排烟对海洋平台及周围环境影响进行数值模拟。分别对常风向正常工况及微风不利工况两种情况进行计算,结果表明:在常风向工况下,由于风速较高,烟气浓度分布及温度分布对平台及供应船不会造成安全影响;在微风不利工况下,不利于烟气扩散,烟气易沿下风向扩散的同时,还不断上升到工作平台区域及工作船的部分工作区域。提出排烟管出口应布置在工作甲板以下空间,以避免常风工况烟气通过平台空间扩散;通过分析烟气扩散影响因素,增设挡风墙等措施可以改变烟气扩散区域的流场,在排烟口处加喷水装置可降低排烟温度,有效地降低排烟的影响。分析结果为平台主电站布置及排烟管位置的设计提供参考依据。     

机舱热发散控制用通风参数影响的模拟分析

针对船舶机舱发电机组、锅炉等高负荷热源,研究采用空气射流通风技术进行热发散控制。结合机舱的现场条件,建立机舱热发散控制的物理模型,选用计算流体力学的标准k-ε模型作为数值模拟计算模型。采用正交试验法对稳态条件下的送风速度、喷嘴高度、送风温度、送风湿度、排风速度等因素进行了模拟试验分析。试验得出不同通风因素对热发散控制效果影响的显著性大小排序：送风温度、送风速度、喷嘴高度、排风速度。结合试验分析结果提出了热发散通风控制的优方案和考虑节能后再优化调整方案。     

基于CFD的某型满足IRCC-SP符号冷藏集装箱船货舱通风数值模拟

摘 要：以某型满足ABS船级社IRCC-SP符号冷藏集装箱船的货舱通风系统为研究对象，本文采用计算流体动力学CFD方法对通风系统的风机前端进风段和风机后端风管段分别进行数值模拟和流场分析。根据计算结果优化进风段的设计以降低进风阻力，并调整风管结构以满足IRCC-SP符号的风量要求。基于CFD方法设计的货舱通风系统顺利通过了IRCC-SP模型试验，模拟结果与试验数据吻合良好。研究表明，运用CFD方法进行通风系统分析，可以清晰地了解流场分布、通风阻力和风量分配等信息，以此评估通风方案的优劣，并指导优化设计提供。     

进气道气流折转角度对压气机进口流场均匀性影响

以燃气轮机进气竖井转折角度变化对压气机进口速度场均匀性影响为出发点.建立了七个不同进气转折角的进气道模型,采用数值模拟的方法,从进气流场均匀性和进气阻力两个方面对不同模型进行计算分析,得到了进气竖井气流折转角度的变化对于压气机进口流场均匀性的影响规律,以及对整个流场的阻力特性的影响.研究成果为设计制造高性能的船用燃气轮机进气道提供比较可靠的依据.