船舶主滑油系统流量特性研究

船舶主滑油系统用于向高速运转的汽轮机、减速器、增压机组等主、辅设备提供润滑和冷却介质,主滑油系统在不同运行工况下,其流动参数会发生显著变化。本文通过搭建与实船一致的主滑油系统试验平台,运用流量计及流量传感器并辅以压力传感器对各工况条件下各用油设备滑油流量和设备进口处滑油压力进行在线监测统计分析,最终得到船用主滑油系统在不同工况下,流动参数显著变化时的流量分配特性。试验结果表明,在不同工况下,尽管滑油压力参数发生了较大变化,但总滑油流量分配情况未出现明显变化,各设备滑油分配比例变化小于1%。该结论对同类型号主滑油系统的调试提供了试验依据及数据支撑,具有一定的指导意义。     

某大型专用设备润滑系统

某大型专用设备运动件处于高温、大载荷、高速、长运动距离的恶劣工况,润滑点虽达400个但仍有较多润滑盲区。根据油的抗磨性能和工况选定38号汽缸油(1000号油)作为润滑油,以管路沿程阻力为依据确定润滑系统的结构和参数,润滑主管路采取了双蒸汽伴热管对称布局而气流反向的管路均匀加热方式和相应监控措施;对喷油嘴喷头8个油孔中心线采用空间直线倾斜旋转分布的方法消除润滑盲区,提升了喷油效果。润滑系统运行良好,试验表明用绝对温度的Walther粘温方程建立的38号汽缸油的粘温关系比较准确。     

蒸汽调节阀改进设计及试验研究

针对汽轮辅机进口压力的滑参数变动,通过重新设计调节阀的型线,并与原型线的调节阀流量特性进行试验比较,得出结论,改型后的调节阀流量特性优于原调节阀,能够满足汽轮机调节系统的控制要求.     

船用汽轮机滑油系统双注油器设计与试验研究

针对某船用汽轮发电机组在实际运行过程中对润滑油的使用需求,设计了汽轮机供油系统及双注油器,其中注油器Ⅰ供给主油泵,注油器Ⅱ供给润滑总管润滑各轴承。针对设计的双注油器进行了三维黏性数值计算,数值计算结果显示双注油器在给定的进口边界条件下,出口压力和流量与理论设计参数基本一致。设计了供油系统注油器专用试验平台,针对机组正常运行及启停工况对供油系统进行试验,试验结果显示:机组正常运行及启停工况时,各注油器流量及压力均能较好满足机组的使用要求,为后续汽轮发电机组的性能试验提供了试验依据及数据支撑。     

限制水域下喷水推进器水动力特性研究

本研究采用数值模拟方法对无限水域和限制水域中喷水推进装置的水动力特性进行对比分析，开展不同水深条件下喷水推进器进流特性、进口流道效率和推进泵水力特性研究，并据此评估开式循环水槽环境下水槽侧壁和底面限制对喷水推进装置水动力性能的影响。数值计算结果表明：限制水域下喷水推进船底部和水槽底面间水流因阻塞效应使速度增加产生回流，水槽侧壁对自由液面兴波产生反射，随着水深减小，流道进口获流区平均轴向速度明显增加；不同水深吃水比下，进水流道出口非均匀度增加，但进口流道效率变化不大；相比于无限水域条件，限制水域中推进泵流量系数、扬程系数和泵效率的预报结果偏高1%～2%。     

船用中速柴油机燃油系统仿真研究

本文根据项目研制的需要,对某型船用中速柴油机燃油系统的构成及原理进行分析,在此基础上应用AMESim软件搭建其仿真模型。在几种典型工况下将仿真结果与台架试验结果进行对比,验证仿真模型的正确性。最后,探讨在100%工况下,系统关键结构参数对燃油系统喷射特性的影响。研究结果表明:柱塞直径增大,泵端出口压力、喷油压力、喷油速率及循环喷油量均增加,且增强效果逐渐加强,同时高压油管的压力损失逐渐增加;针阀升程增加,泵端出口压力、喷油压力、喷油速率及循环喷油量都增大,且这种增强效果逐渐加强;针阀预紧力增加,泵端出口压力、喷油压力和喷油速率增大,而循环喷油量反而减小。     

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。     

纳米流体对径向滑动轴承冷却性能强化数值研究

径向滑动式中间轴承是船舶推进轴系主要支撑部件,其润滑性能将直接影响到整个推进系统的可靠性和传动效率,而润滑性能主要受滑油温度的影响。因此,开展中间轴承冷却性能强化研究对保障船舶推进轴系正常工作具有非常重要的意义。本文建立了中间轴承流固耦合传热数值模型,获得了最高转速工况下中间轴承主要部件及油池内滑油的温度场分布。通过与实验数据对比,验证了所建数值模型的精确性。在此基础上,基于Cu-润滑油纳米流体物性参数模型,分析了不同体积分数Cu-润滑油纳米流体对中间轴承冷却性能的影响。研究结果表明,随着纳米颗粒体积分数的增加,油池内壁面及冷却盘管外表面平均对流换热系数均显著增大,有效地增强了滑油的换热能力,中间轴承冷却性能得到了强化。     

不同工况下喷水推进泵内流性能研究

为研究不同工况下喷水推进泵的内流性能,以轴流式喷水推进泵为研究对象,运用Ansys18.2流体计算软件模拟了不同转速和不同航速下喷水推进泵内的内流场,分析了喷水推进泵的转速和航速变化对其能量特性和内部流动的影响.数值计算结果表明:喷水推进泵的推力与航速呈负相关,与转速呈正相关;随着船舶航速的增大,喷水推进泵进水流道内的流速逐渐增大,叶轮进口速度的高速区面积有所增大,导叶出口速度分布的周期性逐渐减弱;随着转速的增加,叶轮进口处更容易发生空化,导叶出口压力上升,速度增大;喷水推进泵进水流道的唇部区域存在小范围的高压区,且航速越高,转速越低,该区域面积越大.     

区域冷却系统流量平衡技术

针对船舶区域冷却系统的变流量特性,引入区域冷却系统流量平衡技术,给出了一种利用静态平衡阀和流量调节阀进行静态、动态水力平衡的控制方法和控制策略。结合某船情况,进行区域冷却系统设计,针对典型区域,进行区域冷却系统仿真计算,确定管网调节部件的关键参数。搭建区域冷却系统典型试验台架,对典型管路开展水力平衡控制试验,验证流量平衡控制的有效性和系统设计方法的正确性。     

矩形槽道采用不同冷却介质的传热与阻力特性分析(英文)

Several industrial applications such as electronic devices,heat exchangers,gas turbine blades,etc.need cooling processes.The internal cooling technique is proper for some applications.In the present work,computational simulations were made using ANSYS CFX to predict the improvements of internal heat transfer in the rectangular ribbed channel using different coolants.Several coolants such as air,steam,air/mist and steam/mist were investigated.The shear stress transport model(SST)is selected by comparing the standard k-ωand Omega Reynolds Stress(ωRS)turbulence models with experimental results.The results indicate that the heat transfer coefficients are enhanced in the ribbed channel while injecting small amounts of mist.The heat transfer coefficients of air/mist,steam and steam/mist increase by 12.5%,49.5%and 107%over that of air,respectively.Furthermore,in comparison to air,the air/mist heat transfer coefficient enhances by about 1.05 to 1.14 times when the mist mass fraction increases from 2%to 8%,respectively.The steam/mist heat transfer coefficient increases by about 1.12 to 1.27 times higher than that of steam over the considered range of mist mass fraction.     

汽轮机电气控制试验平台方案

低温余热发电机是钢厂、水泥厂、石油化工厂提高生产效益、节约能源、实现可持续发展的重要途径。低温余热发电系统是一个相互关联的复杂控制系统,由于其热源的品种(烟气,粉尘)以及其成分不同,热源的熵值存在很大区别,所以其具体的热源控制部分也存在很大的差别,根据热源的不同以及同种热源的随机变化需要多次的调整热源进入换热器的流量以达到控制汽轮机的进汽流量,从而实验的模拟显得尤为重要。本试验平台模拟汽轮机的进汽流量的PID调节,汽轮机的起停控制,汽轮机的转速调节以及故障报警保护控制。     

水下航行器小通道内蒸汽换热实验研究

为研究水下航行器小通道内的蒸汽换热特性,对采用矩形通道设计的冷凝通道进行实验研究,分析不同蒸汽入口温度对通道换热特性的影响。实验结果表明：矩形小通道具有较好的冷凝换热效果,通道总平均换热量、热流密度以及通道出口冷凝液温度均随通道入口蒸汽温度升高而升高。但总传热系数和蒸汽侧换热系数随通道入口蒸汽温度升高而降低。最后在实验数据基础上,将实验值与仿真值进行对比分析,修正仿真模型,确定过热蒸汽冷凝成水的过程中相变点位置,为后续闭式循环动力系统壳体冷凝器的设计提供依据和参考。     

船用余热吸附式空调系统性能的测试分析

应用蒸汽驱动的五个由氨-复合吸附剂作制冷工质构成吸附床的制冷空调测试平台,分析循环冷却水进口温度、冷剂的循环量、蒸发温度、加热蒸汽的温度与体积流率变化影响系统供冷量的特点.结果表明,降低循环冷却水进口温度、合理地调控制冷剂流量和提供合适温度和体积流率的蒸汽可提高系统的制冷量和系统运行的稳定性.系统采用电加热锅炉产生蒸汽驱动时,制冷系数(COP)约为0.16,而采用船舶废气锅炉产生蒸汽驱动的COP将可达到1.02.     

船用锅炉蒸汽余热吸附式空调的试验研究

吸附空调系统船用的关键是其供冷量能否适应船舶空调舱室热负荷的变化。在实验室中建立了由锅炉低压蒸汽驱动的五吸附床,制冷系统使用氨-复合吸附剂。根据夏季典型空调工况下计算的热负荷,实验研究了制冷系统供冷量与空调负荷变化之间的适配性。结果表明:系统供冷量除受循环冷却水和蒸汽的流量、温度的影响外,还受吸附床加热和冷却时间的影响;必须通过优化吸附床结构、调整吸附床的吸脱附时间,才能使蒸汽驱动的吸附制冷系统实用化。     

一体化反应堆直流蒸汽发生器流动不稳定性研究

一体化反应堆结构紧凑、安全性高,在中小型反应堆的发展中具有很大优势。一体化反应堆中通常采用套管式直流蒸汽发生器(OTSG),传热管是套管结构,采用双面传热,换热能力强,但套管内存在单相区,汽水两相区和过热区,传热情况复杂,在反应堆启动、停止或低功率运行时容易产生两相流动不稳定现象。文章采用RELAP5程序,针对某陆用反应堆套管式直流蒸汽发生器建立了集总参数分析的模型,研究了系统压力、入口过冷度、入口节流等参数对流动不稳定性的影响。计算结果表明:增大系统压力,提高入口过冷度,在一定条件下增加入口节流均有利于系统的稳定。文章是对一体化反应堆直流蒸汽发生器流动性研究,对船用反应堆的直流蒸汽发生器流动性研究同样具有参考意义。     

基于PumpLinx的鱼雷齿轮泵内部流场及流量特性的仿真分析

为研究转速与流体介质对齿轮泵性能的影响,运用PumpLinx软件对齿轮泵内部流场及其流量进行瞬态仿真分析,并与试验数据进行对比,分析转速与流体介质对齿轮泵内部压力场及输出特性的影响。数值结果表明:齿轮泵平均流量与试验数据吻合较好,入口流量随时间呈锯齿状波动,出口流量则呈波浪状的较小波动,而且流量脉动率随转速的增大而减小;齿轮泵内压力从低压腔呈阶梯状向高压腔过渡,且入口易因超低压而出现空化现象,导致其压力脉动率高于出口。此外,流体介质为水时的流量脉动率略低于油。研究结果为降低鱼雷齿轮泵的振动和噪声等危害提供了理论指导。     

船舶汽轮机组优化设计研究

汽轮机组是船舶动力装置的重要组成部分,其重量和尺寸是影响船舶动力装置重量体积及布置的重要因素.建立包括汽轮机、冷凝器和齿轮减速器设计三部分的船舶汽轮机组数学模型,以汽轮机组重量最小为目标函数和在给定的约束条件下,采用不同的优化算法对机组进行了优化设计.与原方案相比,采用优化方案后汽轮机组重量明显减小,改进的自适应遗传算法有更好的优化性能,优化效果显著.     

海水-冰晶两相流非等温流动及传热研究

船舶在冰区航行时,存在冰晶颗粒混合海水流入船舶冷却系统现象。基于颗粒动力学理论,建立适用于海水-冰晶两相流的欧拉-欧拉双流体模型,耦合相间传热传质模型对海水-冰晶两相流在水平直管内流动及传热特性数值模拟。研究表明,冰晶颗粒流动过程中,在管道上部位置R=8~10mm处冰晶体积分数达到最大值,且随着速度增加而增大；当入口含冰率(IPF)为4%时,冰晶速度的最大值出现在管道中心轴线上方。当入口速度为1.0~3.0 m·s-1，含冰率4%~30%时，局部传热系数随入口速度及含冰率增大而增加。     

船用滑油冷却器运行性能分析及流致振动研究

为研究船用滑油冷却器流致振动和微振磨损问题,清晰滑油冷却器易发生振动破损的薄弱部位。建立滑油冷却器壳侧及管侧的三维计算模型,采用流固耦合计算方法计算滑油冷却器壳侧滑油和管侧冷却水的耦合压力场、耦合流速场及耦合温度场,获得压力、流速、温度等关键运行参数的分布规律,基于管壳式换热器流致振动的诱发机理,揭示与流致振动密切相关的壳侧流体流动能量分布规律。由于滑油横向冲刷换热管束,促使壳侧流体掺混剧烈,导致壳侧流体压力场和速度场剧烈脉动,温度场不均匀分布,壳侧对流传热系数呈先降低再快速升高变化规律。根据滑油流动能量分布图谱,判定滑油冷却器进、出口区域的换热管束承受流致振动破损较为严重,其中进口区域换热管承受流致振动破损最严重。