舰船弹药舱喷头压强对降温效能的影响

为研究喷头初始压强对舰船弹药库喷淋降温效能的影响,用Fluent软件对火箭发动机意外点火后舱室内的流场进行数值模拟仿真,计算得到舱室内流场的分布;基于DPM离散相喷雾降温模型耦合计算,得到不同初始喷头压强下特征位置的温度和水蒸气质量分数等反映降温效能的实时数据;同时用试验方法对不同压强下的喷头性能进行测试,测量不同压强下的流量、雾滴粒径分布和速度,得到喷头压强对降温效能影响的变化规律,分析初始压强影响降温效能的原因,为舰船弹药舱喷头压力应用设计提供理论依据。     

感应荷电喷雾静电场分布规律与荷电特性

基于感应荷电理论,发现雾滴的荷电效果与充电电场有关.为了解荷电喷雾中环形电极诱导的静电场分布特性,在静电场物理模型建立的基础上,利用电磁分析软件Ansoft Maxwell对其进行了数值模拟,并通过实验验证了感应静电场分布对雾滴荷电效果的影响.结果表明:感应荷电喷雾中的静电场场强沿轴向迅速衰减,有效荷电区域在喷嘴与环形电极之间;增大荷电电压或减小电极环直径,电极处感应电场强度增强,雾滴的感应荷电效果提高;增大电极间距,电极处感应电场强度减弱,而雾滴的感应荷电效果提高.     

导弹舱室固体火箭发动机意外点火的喷雾降温数值模拟

为防止舰船导弹舱室内固体火箭发动机发生意外点火,避免出现火灾事故,对导弹舱室内固体火箭发动机意外点火的燃气流场进行数值模拟,并基于组分输运和DPM离散相喷雾模型对导弹舱室内的喷雾降温效率进行耦合计算。然后,通过改变喷嘴组合位置、喷嘴数量、喷雾强度、雾锥角和水温研究相关因素对导弹舱室喷雾降温效率的影响。结果显示：在喷雾降温作用下,导弹舱室内的温度快速下降,温度在3 s内可下降至400 K以下。但是,射流冲击区的降温却不理想,且导弹舱室的底板还需要特殊的热防护措施。同时,考虑到火源的随机性,喷嘴应尽可能均匀布置,数量不宜过少且雾锥角应较大,以提高降温效率。然而,当喷雾强度增大至一定程度后,若再继续增大,降温效率的提高却不明显。研究表明,采用所提喷雾降温数值模拟方法对导弹舱室内固体火箭发动机的意外点火情况进行降温和防控均有效可行。     

导弹舱室固体火箭发动机意外点火的喷雾降温数值模拟

为防止舰船导弹舱室内固体火箭发动机发生意外点火,避免出现火灾事故,对导弹舱室内固体火箭发动机意外点火的燃气流场进行数值模拟,并基于组分输运和DPM离散相喷雾模型对导弹舱室内的喷雾降温效率进行耦合计算。然后,通过改变喷嘴组合位置、喷嘴数量、喷雾强度、雾锥角和水温研究相关因素对导弹舱室喷雾降温效率的影响。结果显示：在喷雾降温作用下,导弹舱室内的温度快速下降,温度在3s内可下降至400K以下。但是,射流冲击区的降温却不理想,且导弹舱室的底板还需要特殊的热防护措施。同时,考虑到火源的随机性,喷嘴应尽可能均匀布置,数量不宜过少且雾锥角应较大,以提高降温效率。然而,当喷雾强度增大至一定程度后,若再继续增大,降温效率的提高却不明显。研究表明,采用所提喷雾降温数值模拟方法对导弹舱室内固体火箭发动机的意外点火情况进行降温和防控均有效可行。     

喷射压力对船用柴油机燃油喷雾特性的影响

为了深入研究船用柴油机燃油喷雾特性,本文以某船用孔式喷油器为研究对象,运用液滴破碎模型、大涡湍流模型、液滴碰撞聚合模型对燃油喷雾过程进行数值分析,研究喷射压力对喷雾特性的影响规律,并与试验结果对比以验证数值模拟结果的正确性。结果表明:喷雾贯穿距随着喷射压力升高而增大,喷雾初期贯穿距与时间成正比,而喷雾中后期,贯穿距增大的速度逐渐减缓;喷雾锥角随着喷射压力的增大而增大,每提升10 MPa喷射压力,锥角增大0.4°;喷雾体积随喷射压力的提高而变大,射流边缘出现的块状结构会回到喷雾主体内,而喷雾头部块状结构无法回到喷雾主体内;索特平均直径随着喷射压力的提高而变小,每提升10 MPa喷射压力,索特平均直径减小约4%。     

喷射压力对船用柴油机燃油喷雾特性的影响

为了深入研究船用柴油机燃油喷雾特性,本文以某船用孔式喷油器为研究对象,运用液滴破碎模型、大涡湍流模型、液滴碰撞聚合模型对燃油喷雾过程进行数值分析,研究喷射压力对喷雾特性的影响规律,并与试验结果对比以验证数值模拟结果的正确性.结果表明:喷雾贯穿距随着喷射压力升高而增大,喷雾初期贯穿距与时间成正比,而喷雾中后期,贯穿距增大的速度逐渐减缓;喷雾锥角随着喷射压力的增大而增大,每提升10 MPa喷射压力,锥角增大0.4.;喷雾体积随喷射压力的提高而变大,射流边缘出现的块状结构会回到喷雾主体内,而喷雾头部块状结构无法回到喷雾主体内;索特平均直径随着喷射压力的提高而变小,每提升10 MPa喷射压力,索特平均直径减小约4％.     

潜艇排气集水箱内部流场及温度场的数值模拟

常规潜艇通常在通气管状态航行时进行充电,排气集水箱的应用可以有效防止海水倒灌进柴油机.本文对某型排气集水箱建立了三维数值模型,对其内部流场及温度场进行了数值模拟,得到了内部流场、温度场和压力场的分布,并分析了细管长度对内部温度和压力变化的影响.结果表明,内部气流的回流及旋转有利于降低排气噪声;冷却水的流动可以起到很好的降温效果;适当缩短内部细管的长度可以增强冷却降温效果,使温降从48.3 K提高到了68 K.     

半潜式平台发电机排气系统烟气扩散数值仿真研究

针对无限空间内高温气体射流问题的特殊性,采用敏感性分析方法处理某深水半潜式平台排气系统烟气扩散分析的数值模型范围与边界条件设定。介绍湍流模型、组元输运、热交换和浮力驱动等模型。采用计算流体动力学方法模拟多种不同风速条件下平台烟气扩散及温度分布情况,通过数值仿真结果,归纳总结不同风速条件下烟气呈现出的四种典型扩散模式和温度分布规律,并对某些风速下出现的进气口高温危险情况的降温方案进行可行性研究。     

柴油机舷侧排气喷淋流动及传热模拟

[目的]为解决船用柴油机舷侧排气喷淋装置的降温效果评估问题,[方法]应用Mixture多相流模型和蒸发—冷凝模型,对排气管内喷淋的流动和传热过程进行数值模拟,得到并分析不同冷却水量比下排气温度场分布、排气管截面平均温度的沿程变化规律以及压力损失。[结果]研究结果表明:喷淋条件下,由于水的挤压和水—气传热传质,排气管内的高温核心区呈锥形,随着冷却流量比的增大,排气高温核心区的范围逐渐缩小;从无量纲沿程距离0.1～0.4,排气管截面平均温度急剧下降,之后排气管截面平均温度变化趋缓;总压损失与冷却流量比呈现非单调关系,对排气阻力的影响较小。[结论]研究结果可为舷侧排气喷淋装置的优化设计提供定量支撑。     

喷雾发动机性能分析

为了分析喷雾发动机的推进性能,采用双流体模型,对喷管内雾状气液两相流场进行了数值模拟,并根据计算结果及运行环境参数,求得发动机推力及推进效率.重点研究了入口压力,气相、液相质量流率,喷管半收缩角,液滴直径,船速等参数对发动机推力及推进效率的影响.结果表明:推力随人口压力、气相质量流率的增大而增大,推进效率随其增大而减小;推力及推进效率均随着液相质量流率的增大而增大,随着喷管半收缩角及液滴直径的增大而减小;当船速逐渐增大时,推力逐渐减小,推进效率却逐渐增大.     

基于超高燃油喷射压力的喷雾特性试验研究与模型修正

为了研究超高压喷射条件下二次破碎喷雾模型对燃油雾化特性的影响,在AVL FIRE软件平台上对燃油喷雾过程进行数值模拟,搭建可视化喷雾闪光摄影试验台架。基于超高的燃油喷射压力对燃油的雾束发展形态进行了图像采集,利用试验结果对二次破碎喷雾模型进行修正,分析模型中主要参数对燃油雾化特性的影响。结果表明：KH波破碎时间常数 C2的减小有利于缩短喷雾贯穿距离,同时避免发生燃油撞壁现象;随着RT波波长常数C4的增大,二次破碎新生油滴的直径变大,雾化效果变差;由于首次破碎过程对二次破碎过程的制约作用,导致C4对喷雾计算结果的影响不像C2那样显著。     

基于超高燃油喷射压力的喷雾特性试验研究与模型修正

为了研究超高压喷射条件下二次破碎喷雾模型对燃油雾化特性的影响,在AVL FIRE软件平台上对燃油喷雾过程进行数值模拟,搭建可视化喷雾闪光摄影试验台架。基于超高的燃油喷射压力对燃油的雾束发展形态进行了图像采集,利用试验结果对二次破碎喷雾模型进行修正,分析模型中主要参数对燃油雾化特性的影响。结果表明:KH波破碎时间常数C_2的减小有利于缩短喷雾贯穿距离,同时避免发生燃油撞壁现象;随着RT波波长常数C_4的增大,二次破碎新生油滴的直径变大,雾化效果变差;由于首次破碎过程对二次破碎过程的制约作用,导致C_4对喷雾计算结果的影响不像C_2那样显著。     

锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的数值模拟

基于锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件承载力试验研究结果,运用ANSYS有限元分析软件,对锈蚀钢筋混凝土大偏心构件进行分析,通过温度场模拟钢筋锈蚀作用,得到锈蚀构件破坏特征及承载力随锈蚀程度的变化规律。经对比试验结果,该有限元模型数值计算与试验结果能较好吻合,温度场模拟钢筋锈蚀较理想。对不同直径钢筋影响受压柱承载力和裂缝分布规律进一步分析,结果表明:同等条件下,随着钢筋直径增加,钢筋锈胀力减小,裂缝开裂分布区域发生变化。     

扭曲式波瓣排气引射器的数值模拟

排气引射器是较好的通风冷却设备,在燃气轮机动力装置当中应用广泛。利用数值模拟方法对扭曲式与未扭曲式波瓣排气引射器进行了研究,得到了两种结构的内部流场分布情况和性能数据。数值模拟结果表明,扭曲式波瓣引射器在主次流混合效果与温度控制方面的性能优于未扭曲式,但在排气阻力损失方面处于劣势。研究结果为波瓣引射器在船舶动力装置当中的应用及其性能优化提供一定的参考。     

基于自适应直角网格的高速方尾船气泡尾流模拟

航行水面舰船的尾流中含有大量气泡。气泡尾流具有演化时间长、扩散范围广等特征,对舰船的噪声、隐身性能等产生影响。这项研究通过自主开发的两相流求解器,采用大涡模拟方法对方尾船后的近场尾流进行数值模拟。使用自适应直角网格方法进行动态网格加密,通过几何VOF方法捕捉自由面和尾流中较大的气泡,利用高阶浸入边界方法模拟方尾船体表面。通过对方尾船不同吃水深度下气泡尾流的模拟,获得其形态特征。对尾流模拟数据进行时间平均和空间平均,得到尾流两相混合区域的速度分布。使用自主开发的气泡识别程序,获得尾流中气泡尺寸的分布和空间分布规律。     

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。     

发动机水下排气噪声预报研究

由于涉及到两相流,所以发动机水下排气噪声的产生机理和辐射特性非常复杂。文章基于Mixture多相流模型、RNGκ-ε湍流模型和Ffowcs Williams-Hawking声学模型对发动机水下排气噪声进行了数值预报研究,并试验测量了相应工况下发动机水下排气噪声,对数值研究的结果进行了验证。结果表明,文中所提出的发动机水下排气噪声数值预报方法在工程上是可行的。     

斯特林发动机中天然气扩散燃烧的数值分析

本文应用数值模拟,对斯特林发动机中天然气的燃烧进行了全尺寸三维模拟.空气预热温度、旋流数和过量空气系数对斯特林燃烧室速度场、温度场分布以及排放有重要影响,本文分别对这些参数进行了优化.预测了优化后燃烧室的速度场、温度场的分布,以及NOx和CO的浓度场分布,得到了吸热部件周围的流动形式.模拟结果为抑制NOx和CO的排放和进一步提高换热效率以及发动机的效率提供了指导.     

弹药舱内发动机意外点火泄压排气的数值模拟

采用CFD方法对弹药舱中固体火箭发动机意外点火后的燃气流场进行数值模拟,分析意外点火的发动机质量流量、弹药舱排气面积等因素对舰船弹药舱内压力场、温度场变化规律以及泄压排气口附近气体流量和温度的影响,揭示了导弹意外点火后,弹药舱泄压排气过程中舱室压力温度变化规律,为弹药舱的排气装置的设计提供设计参考。     

模型参数对水下两相冲压式发动机内推力影响的数值模拟研究

基于均质平衡流理论,考虑两相混合物的速度滑移,对水下两相冲压式发动机内流场进行了数值模拟,分析了水下两相冲压式发动机的内部结构参数变化对水下两相冲压式发动机内推力的影响。在给定来流速度条件下,发动机内推力随着进水道入口截面直径减小而增大,但是增幅减小,内推力随通气量的变化趋势没有改变;内推力和使内推力达到最大值的通气量最佳值随着进水道出口截面直径增大而增大;内推力随着喷管出口截面直径增大而增大,而通气量最佳值则减小;单独改变发动机进水道、混合室和喷管的长度以及混合室出口截面直径对发动机内推力的数值和变化趋势没有显著影响。