进汽口布置对于进汽腔内部流动的影响

基于多种汽轮机进汽腔的数值模拟,对汽轮机多种进汽口布置形式进行流动分析,针对各种进汽入口布置位置对进汽腔内流动特性因素进行研究,结果表明:采用切向进汽能够有效改善进汽腔内部的流动状态,同向进汽腔虽然在全开状态下差于异向进汽腔,但是在单管开启的工况下基本相同。相同流量下,增加切向进汽的进汽口有利于改善进汽腔的流动效果,但改善效果随进汽腔数量的增加而减少。     

船用梳齿密封流场与泄漏特性数值分析

通过数值仿真对船用梳齿密封的流场情况进行计算,分析比较了梳齿平台密封、梳齿交错密封和斜齿交错密封的压力分布、速度分布情况,揭示了密封腔室内的流动特征,得出了各自的泄露特性,为选择合适有效的汽封结构提供了依据.     

船舶艉管轴承内部流场数值分析

对水润滑船舶艉管轴承内部流场进行了数值分析,包括内部流场的压力分布、温度分布、速度分布和湍流能量分布.结果表明,轴承内部周向凹槽可以减缓轴承轴向压力降低;轴向凹槽可以增强轴承内部冷却效果,使压力场均匀化;沟槽面可以使层流边界层区域增大,使转捩为湍流的雷诺数增大,降低轴承压力损失.在四种轴承中,四叶轴承内部空穴压力最小,对船舶轴系的激振力最小,可以提高船舶轴系运行的稳定性.     

船舶汽轮机排汽缸改进优化

排汽缸作为船舶汽轮机的重要部件,其性能可以影响机组的有效焓降以及机组的作功能力;运用CFD软件对某型船舶汽轮机低压排汽缸进行了分析,并结合实际船上条件对其结构进行了改进优化;计算结果表明改进后的排汽缸出口速度分布更加均匀,排汽损失明显降低,可有效提高机组整体性能.     

部分进汽不均衡汽流力分析研究

针对船用汽轮机常用的部分进汽结构特点,从叶片不均衡汽流力机理、机组不均衡汽流力受力及不均衡汽流力有利应用三个方面对其进行分析,获得了不均衡汽流力计算公式及某型机组随工况的变化特性,并总结了不均衡汽流力对机组轴承的不利及有利方面,为部分进汽汽轮机设计提供了参考。     

基于熵产理论的不同斜航角下的喷水推进器能量损失

为研究高速进流状态、不同斜航角下的喷水推进器内部流动损失特性，采用SSTk-ε湍流模型对喷水推进器内部流场进行定常计算，并根据熵产理论对不同斜航角下喷水推进器各部件的流动损失特性进行定量分析。研究结果表明，喷水推进器内部能量损失的主要来源是湍流耗散，其熵产比率最高可达91%。斜航角越大，喷水推进器内部流动损失越大，进水流道出口处流动的不均匀度越高，叶轮段高熵产区域越大，且分布不均匀；导叶段能量损失在各斜航角下均较大，导叶各流道轮毂处存在大量紊乱的流线，随着斜航角的增大，形成大面积的分离涡团。     

蒸汽动力装置回汽制动工况下倒车级动叶安全性分析

针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下倒车汽轮机叶片的运行安全性问题,通过回汽制动工况下倒车汽轮机的变工况工作过程分析,建立回汽制动工况下倒车级动叶的弯曲应力模型,并基于Matlab-Simulink环境,建立倒车级动叶的弯曲应力的仿真模型。仿真结果表明,回汽制动工况下,采用理想制动策略时倒车级第二级动叶的弯曲应力会超过安全许用值,导致倒车汽轮机的损坏,影响蒸汽动力装置的安全运行,因此需对倒车汽轮机进汽阀开启的时机及幅度进行限制。     

蒸汽动力装置回汽制动工况下倒车级动叶安全性分析

针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下倒车汽轮机叶片的运行安全性问题,通过回汽制动工况下倒车汽轮机的变工况工作过程分析,建立回汽制动工况下倒车级动叶的弯曲应力模型,并基于Matlab-Simulink环境,建立倒车级动叶的弯曲应力的仿真模型.仿真结果表明,回汽制动工况下,采用理想制动策略时倒车级第二级动叶的弯曲应力会超过安全许用值,导致倒车汽轮机的损坏,影响蒸汽动力装置的安全运行,因此需对倒车汽轮机进汽阀开启的时机及幅度进行限制.     

对旋轴流式喷水推进器内部流动数值模拟与分析

在喷水推进器运行时,不考虑改变喷口直径以及转向装置,只有转速以及航速变化对喷水推进器内部流动产生影响.基于计算流体力学方法,以对旋轴流式喷水推进器为对象,并在进水流道底部加入计算所需流场控制体.使用SST湍流模型,对喷水推进器进行相同转速不同航速、相同航速不同转速下的全流道数值模拟,得到首级叶轮进口处、首次级叶轮轴向间隙、次级叶轮出口处和喷口处截面速度与压力分布,从而分析比较推进泵转速以及推进器航速对喷水推进器内部流场的影响.结果表明:航行速度对喷水推进器内部尤其是首级叶轮前后流动产生显著影响,流道内速度变化较大;首级叶轮进口处底部速度最大且对后续流动有影响;在航速不变时,速度分布基本相同,仅在数值上有所变化,单独改变转速并未对喷水推进器内部流动产生较大影响,增加转速使得推进器内部流动趋于稳定;流体流经次级叶轮后,速度与压力分布具有规律性,推进器航速及喷泵转速均不会对其产生较大影响.     

卧式混流式水轮机尾水管内部流动特性分析

为研究卧式混流式水轮机在不同运行工况下的尾水管内部流场及压力脉动的特性,优化机组运行稳定性,本文运用UG三维建模软件建立卧式混流式水轮机全流道模型,在ICEM中进行网格划分,采用Realizable k-?湍流模型计算。计算获得了尾水管进口面流线图、尾水涡带图、尾水管监测点的压力脉动,以及不同工况下水轮机内部流动的演变特性。结果显示在导叶开度与流量系数较小时,尾水进口中心区域有较大涡带存在,各监测点压力脉动主要受尾水涡带所产生低频脉动影响;在导叶开度与流量系数较大时,尾水进口中心区域有真空涡形成,各监测点压力脉动主要受转轮转动产生的动静干涉影响,表明该水轮机不适宜在偏离高效率区和较低负荷时长时间运行。     

不同攻角时等高型陷落腔流激振荡特性研究

针对均匀流场中三维等高型陷落腔因分离流而产生的流激振荡问题开展了系列的实验研究。实验过程中分别考虑了来流攻角为0°和15°时、雷诺数变化范围(Re=2.06.105～1.16.106)时三维等高型陷落腔的流激振荡特性。实验中分别测量了三维腔体侧壁周向及垂向流体压力,在分析腔体内稳态压力和脉动压力的周向、垂向分布规律及腔口剪切层自持振荡特性的基础上,研究了攻角对流体压力分布和剪切层振荡频率特性的影响。实验结果表明:均匀流场中三维陷落腔内部压力分布复杂且当雷诺数大于某值时腔体内稳态压力全都呈现出负压,同时来流攻角的增加使腔口导边、随边和腔体内稳态压力明显地减小,顶流点处的稳态压力随相对高度增加先减小后增大。攻角的增加使剪切层振荡频率减小,但并未影响剪切层振频无量纲St数随流速的变化规律。     

考虑流体静压时充液圆柱壳的频散特性分析

该文研究了内部流体静压力对充液圆柱壳的频散特性的影响。静压力作为预应力计入壳体振动方程当中,壳体和流体分别采用Flügge方程和Helmholtz方程。结果表明,静压力对充液壳和未充液壳中传播波的影响一致,仅对第一支传播波有影响,并且使波数减小,周向模态数n较大时使起始频率升高;对其他各支传播波几乎没有影响。随着静压力和周向模态数的增大,对传播波的影响程度增大。     

主汽门安装方式对汽轮机受力影响分析

船用凝汽式汽轮发电机组主汽门通常安装于汽轮机上,工作状态下管道产生的蒸汽力对汽轮机的受力状态有较大的影响。给出三种不同主汽门安装位置与进汽方向的安装方式,通过有限元方法对其受力进行了计算。结果表明,采用主汽门侧挂安装方式会对汽轮机各支点支反力以及各定位键产生较大的不平衡力,恶化汽轮机的稳定性;而采用主汽门中心线安装方式会大大减小各支点受力的不均匀性,同时降低各定位键的侧向力,提高汽轮机的稳定性。     

特种筒形桅杆风压试验

锥形筒形桅杆是一种新型桅杆 ,由于其结构的特点 ,风载可能对它产生较大的威胁。通过四面锥状筒型桅杆的风洞试验 ,研究了桅杆模型在不同风向下 ,在雷诺数 1 .7× 1 0 5 Re 7.8× 1 0 5的范围中 ,其周向与轴向的表面压力分布 ,给出了桅杆模型表面压力系数沿周向与轴向的变化规律 ,并作了分析 ,阐明了其与风向、雷诺数之间的关系。通过桅杆模型表面压力的周向积分 ,得到了模型的升力与阻力 ,导出升力系数与阻力系数 ,并分析了二者随雷诺数及风向的变化规律。试验分析结果表明 :压力系数沿轴向的分布不均匀 ,靠近桅杆模型的中间部位 ,压力系数较大 ;在桅杆模型的两端 ,压力系数较小。压力系数沿周向的分布与风向有关 ,在迎风面上 ,压力系数最大 ,在背风面上 ,压力系数最小。升力系数与阻力系数也与风向密切相关 ,并且随着风向的变化 ,有较大的变化。在筒型桅杆设计中 ,应充分考虑到风向变化所引起的风载变化。     

泄漏对船用辅汽轮机溢流阀静态特性的影响

为掌握船用辅汽轮机溢流阀的使用特性,通过合理简化,建立了流体力学方程,采用解析的方法研究了泄漏对溢流阀特性的影响。计算结果表明:泄漏使得整定压力稳定,降低润滑油压力;整定压力的降低可以减小泄漏的影响;泄漏在机组启停时影响更严重。研究工作有助于机组的试验工作。     

船用柴油机余热发电透平内部流场分析

针对船用柴油机在船舶节能减排方面的重要作用,提出通过余热发电透平回收船用中速柴油机的废气余热。采用数值模拟方法对动力涡轮进行内部流场分析,为余热发电透平的设计优化和应用提供参考。透平流场数值模拟结果表明:蜗壳和叶轮的整体流动状态良好,但动叶入口处存在较大的攻角,出现小范围的流动分离;在动叶与静叶相对运动的影响下,不可避免地在部分动叶流道中出现涡流,导致压力和温度增大、流速下降。根据数值模拟结果对叶轮叶型进行优化,有助于进一步改善内部流场,提高余热发电透平的工作效率。     

船舶典型充汽管路水动力特性数值预测

建立船舶典型充汽管路三维计算模型,运用计算流体力学方法进行充汽管路流体水动力特性数值研究,捕捉流体压力、流速、密度、湍流动能等关键参数分布规律,基于流致振动预测机理,揭示与流致振动密切相关的流体流动能量。计算结果显示:充汽管路弯头部位产生由外壁向内壁发展的二次流动现象,导致弯头区域呈现内壁压力小、流速高、密度小、湍流动能及耗散率高等情况;基于流体流动能量分布规律,充汽管路弯头区域能量出现最大值,且弯头内壁流动能量高于外壁,可以预测充汽管路弯头内壁侧承受流致振动破坏较严重,实际充汽管路检测数据验证了数值预测结果。     

船用离心风机壁面周向压力脉动测试及分析

为分析蜗壳壁面动态压力沿周向的变化规律,搭建离心风机实验台,利用高频动态压力传感器对离心风机蜗壳壁面沿周向11个位置动态压力进行了测量。通过对测量结果的分析、处理,分析各位置不稳定流动情况以及涡流脉动强度,确定了压力脉动数值最大位置,得出了动态压力大小及频率组成沿风机周向的变化规律。     

幂律非牛顿流体在偏心圆环管中流动和传热的数值计算

以剪切应力符合Ostwald-de Waele关系式的幂律非牛顿流体为研究对象。针对幂律非牛顿流体的表观黏度随剪切速率变化且计算过程有别于牛顿流体的问题,运用基元中心法对非线性粘性系数进行离散。采用有限体积法对幂律非牛顿流体在偏心圆环管中的充分发展层流流动和传热进行数值计算。计算结果表明流体的幂律因子对流动的影响较大,但对传热的影响受到到偏心率的影响。流道偏心会引起圆环通道内速度和温度的周向分布不均匀,且偏心程度越严重,周向分布不均匀性越强烈。     

考虑流体静压时充液圆柱壳的输入能量流特性

研究了内部流体静压力对充液圆柱壳的受迫振动能量流的影响。静压力作为预应力计入壳体振动方程当中，壳体和流体分别采用Fliigge方程和Helmholtz波动方程。分析了耦合系统在周向线分布余弦载荷下的动态响应．用傅立叶变换和反变换实现空间域与波数域之间的相互转换，采用留数定理求取系统的响应并得到耦合系统的输入能量流。结果表明，周向模态数n=0时，静压力对耦合系统的输入能量流影响很小；n较大时，在中低频下静压力使输入能量流曲线沿频率轴右移，由于输入能量流的峰值点处的频率对应于频散曲线中各支传播波的截止频率，对应传播波的截止频率升高，高频时则基本无影响。随着静压力以及周向模态数的增大，输入能量流受到的影响程度也增大。