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。     

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。     

发动机排气喷雾降温数值模拟与影响因素分析

针对发动机排气喷雾降温问题,基于气-粒两相流理论建立了排气系统内喷雾降温的数学模型,用计算流体动力学方法进行数值模拟,揭示雾滴运动规律和排气降温规律,分析喷雾参数对发动机排气喷雾降温效果的影响。研究发现,喷雾流量、喷雾锥角和雾滴平均直径对排气喷雾降温的影响较大,雾滴的初始温度、最大直径及其尺寸分布的均匀度指数等因素对排气喷雾降温影响较小;提高发动机排气喷雾降温效果,需要将雾滴尺寸控制在一定的分布范围之内,而不能一味减小雾滴平均直径。数值模拟结果与实验结果符合较好。     

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。     

舰载导弹意外点火时舱室内喷洒抑制的影响研究

针对舰载导弹在舰船弹药舱中意外点火后,气体从排气通道中排出时,向舱室内喷洒抑制剂的影响进行研究;利用能量守恒和质量守恒方程,建立了导弹意外点火后向弹药舱喷洒抑制剂的排气过程微分方程;针对某弹药舱中导弹意外点火时喷洒抑制剂和不喷洒抑制剂2种方案,分别计算了舱室内压力、温度、排气速度和排气温度,得到了其变化规律,为某弹药舱安全防护方案的制定提供理论依据。     

HALON1301抑制剂对导弹舱室燃气流场的影响

舱室中导弹发生意外点火时危害巨大,若不能及时抑制,将会对整个舰船带来巨大的危害。当导弹意外点火时为了排导高温高压燃气,排导口必然打开,而排导口打开的同时会有部分室外空气从排导口卷吸进入舱室内,带来二次危害。本文基于多组分有限速率反应模型,数值模拟导弹意外点火情况下,HALON1301抑制剂在不同喷注方式和不同流量下,对导弹舱室燃气流场排导的影响和二次燃烧的抑制作用,并针对不同工况进行对比分析。     

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.     

舰载垂直发射导弹固体火箭发动机火灾热安全性研究

为有效保存舰艇的生命力和战斗力,研究了一种舰载垂直发射导弹固体火箭发动机火灾热安全性分析一维理论模型.通过数值计算得到了温度分布曲线和发动机中固体推进剂装药的着火延迟时间,给出了火灾温升速率和最高温度对固体火箭发动机中推进剂装药着火延迟时间有很大影响等重要结论.结果为相关工程设计和决策制定提供了理论依据.     

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％.     

基于喷水降温冷却的舷侧排气系统声学性能分析

对于船舶动力装置喷水冷却式舷侧排气系统,喷水降温装置的开启会使系统内温度发生剧烈变化,因此排气系统内烟气属性会发生改变,进而影响舷侧排气消声系统的性能。文章首先通过Fluent获得喷淋冷却前后舷侧排气系统的流体动力学计算结果,改变冷却水流量后又得到消声系统在不同喷水流量下的温度场;再将CFD计算结果作为求解排气系统传递损失的计算输入,得到了冷却水喷淋前后舷侧排气系统的声学性能,从而获得喷水降温冷却可以提高整个系统在低频段的消声性能的结论。该结果可为今后舷侧排气系统紧凑化设计提供参考。     

相继增压对某型柴油机性能影响及喷油参数再优化

对某采用相继增压与可控进气涡流复合系统的柴油机建立了缸内仿真模型,分别对可控进气涡流系统和相继增压与可控进气涡流复合系统的燃烧过程进行仿真计算,结果表明,在低工况下后者排气中NOX、Soot的质量分数分别降低了54%和86.1%。并对相继增压与可控进气涡流复合系统柴油机喷油提前角、喷雾锥角进行了再优化仿真计算,结果表明,优化后喷油提前角为20°CA,喷雾锥角为155°。     

射水清淤船管道压力损失和喷嘴流量的研究

射水清淤船作为一种新型的疏浚及整平航道的工具,得到了广泛的应用,精确计算其管道压力损失和喷嘴流量强度将直接关系到该船抽水泵的选取及清淤效果.以某一射水清淤船为研究对象,基于不同的喷嘴形状和分布情况,建立了3种计算模型,分别对其管道压力损失和喷嘴流量强度进行了分析对比和评价.计算结果表明,圆台形喷嘴的管道局部压力损失比圆柱形喷嘴小.此外,喷嘴的流量强度与该船清淤过程中产生的混合泥层的速度及厚度有关,可以通过改变喷嘴流量强度来实现更好的清淤效果.     

舰载弹库泄压排导技术研究

通过对弹药发生爆炸时的内部压力流场进行分析,并分别针对弹药爆炸及导弹意外点火时产生的爆压进行探讨,提出安全有效的泄压排导措施;对泄压排导装置工作时的壳体强度、压盘受力情况进行研究,并给出具体的计算与校核方法,为弹库泄压排导设计提供重要理论依据与技术支撑.     

16300t LNG燃料动力化学品船能量利用系统的模拟分析与优化

针对16300吨LNG燃料动力化学品船LNG气化冷能未加以利用的现状,本文在分析及评估原船废气余热及冷却水系统用能水平的基础上,综合考虑LNG冷能、主机废气和缸套冷却水的能量梯级利用,针对船舶对发电、海水淡化、冷库及空调等需求,以加装废气动力涡轮、LNG冷能ORC发电、冷冻法海水淡化及设置高低温冷库与空调系统等方式组合提出了四套综合能量利用系统方案。进一步利用Aspen HYSYS软件对该船原有能量利用系统与新方案进行了模拟分析,并从?效率及经济性两个方面对各方案进行了评估。结果表明,诸方案中以低温冷库+海水淡化+高温冷库+干燥舱系统方案经济性最好,所形成的新系统经优化后?效率可提高至67.16%,每年经济收益可达595.8万元。     

Experimental study and 3D CFD analysis on the optimization of throttle angle for a convergent vortex tube

Seven adjustments of convergent-type Vortex Tube (VT) with different throttle angles were applied. The adjustments were made to analyze the influences of such angles on cold and hot temperature drops as well as flow structures inside the VTs. An experimental setup was designed, and tests were performed on different convergent VT configurations at injection pressures ranging from 0.45 to 0.65 MPa. The angles of the throttle valve were arranged between 30° to 90°, and the numbers of injection nozzles ranged between 2 and 6. Laboratory results indicated that the maximum hot and cold temperature drops ranged from 23.24 to 35 K and from 22.87 to 32.88 K, respectively, at four injection nozzles. Results also showed that temperature drop is a function of hot throttle valve angle with the maximum hot and cold temperature drops depending on the angle applied. We used graphs to demonstrate the changes in the cold and hot temperature drops with respect to hot throttle angle values. These values were interpreted and evaluated to determine the optimum angle, which was 60°. The CFD outputs agreed very well with the laboratory results. The proposed CFD results can help future researchers gain good insights into the complicated separation process taking place inside the VTs.     

船用柴油机排气冷却消声器流体与消声特性

为了降低船用柴油机排气噪声,并对废气进行冷却以降低红外辐射,实现红外隐身目的,要求在排气系统中安装排气冷却消声器。利用数值算法研究排气冷却消声器的气体流动特性、冷却效果、声学性能。首先利用有限体积法计算并分析了排气冷却消声器在冷却与不冷却时的空气动力性能,得到其阻力损失特性、冷却效果和温度场信息。在流体计算的基础上得到消声器温度场,然后采用声学有限元法计算并分析了排气冷却消声器在室温与高温冷却下的声学特性,将排气冷却消声器的左端共振腔体积减小,改变其共振频率从而改变消声器在低频时的声学性能。     

舰船弹库泄压排气装置配置方案研究

本文针对某型舰弹库配置的泄压排气装置配置数量进行了研究。根据建立的导弹意外点火弹库泄压排气数学模型,采用数值计算方法,针对4种泄压装置配置方案,分别计算了导弹意外点火过程中弹库内部压力、温度和排气口排气速度曲线。分别对4种配置方案的计算结果,分析压力、温度和排气速度的影响,得出最佳配置方案,为弹库泄压排气装置配置提供了设计依据。     

液态LNG喷雾过程闪急沸腾条件数值模拟研究

由于闪急沸腾喷雾可以改善燃油雾化质量,对缸内混合气的形成十分有利,所以研究液态LNG的闪急沸腾喷雾具有非常重要的意义。文章首先解析了纯液态LNG在喷嘴内部的流动过程,利用其计算结果作为LNG喷雾计算的初始条件和边界条件,在此基础上,使用AVL Fire软件激活了初始破碎模型及Flash Boiling模型,对纯液态LNG闪急沸腾喷雾过程进行了数值模拟计算,研究了喷雾发展的过程,并确定了LNG液态喷射发生闪急沸腾现象的条件,数值计算结果与文献结果吻合较好。计算研究表明,当环境压力处于[0.1 MPa,4.59 MPa]区间时,只要环境压力小于液态LNG饱和蒸气压,均可发生闪急沸腾现象;当环境压力大于4.59 MPa时,不论液态LNG温度如何变化,都不能发生闪急沸腾现象;LNG闪急沸腾喷雾形状始终保持为类圆锥体,但并不完全对称,在发展过程中,液滴直径迅速减小,喷雾前端会形成涡旋结构,随后,该结构破碎、消失。     

基于电解海水法的船舶废气脱硫脱硝装置设计

设计一种利用海水淡化的生成物浓缩海水作为电解海水的原料,通过隔膜电解海水生成强氧化性溶液和强碱性溶液,利用强氧化性溶液与船舶废气中的SOX进行反应,强碱性溶液与船舶废气的NOX进行反应,从而达到废气的脱硫脱硝。为此,设计一套完整的基于电解海水的脱硫脱硝方案,将强氧化性溶液与强碱性溶液通过喷淋雾化的形式喷射出来,与船舶废气发生反应,从而达到废气脱硫脱硝的目的。