蒸汽发生器旋叶式汽水分离器的数值模拟

采用Fluent计算流体动力学软件对2种不同分离简直径的旋叶式汽水分离器的分离情况进行了数值模拟,得到了各出口水流量以及压降的变化关系.通过对各种影响因素的模拟以及对2种筒径的比较,结果表明,分离筒入13速度越大,则分离效果越好,减小筒径或减小含水量均可以使分离筒入口速度增加,从而提高分离效率.但是,速度的提高会使压降急剧增加,可能对旋叶造成冲击,引起旋叶局部应力强度问题,使旋叶脱落.综上所述,推荐采用直径300 mm的分离筒进行分离.     

压载水旋流预处理单元的优化设计与数值模拟

压载水管理公约D2对压载水中颗粒物粒径范围及含量做出了明确规定。为满足此规定,水力旋流器逐步开始应用于船舶压载水处理系统中。为了提高水力旋流器的分离效率,通过改变水力旋流器的入口结构对水力旋流器进行优化,即将入口结构设计为阿基米德螺线形入口来增加流体转动速度,降低能量消耗,从而提高分离效率。应用Fluent软件,结合雷诺应力模型(RSM)和混合多相流(Mixture)分析方法,对优化前、后的水力旋流器进行固-液两相流数值模拟。模拟内容包括水力旋流器内的速度分布、固相体积分数分布以及分离效率等。通过对比2种模型的模拟结果,说明优化的水力旋流器内部的流场速度以及分离效率均有一定的提高,达到了优化目的。     

压载水旋流预处理单元的优化设计与数值模拟

压载水管理公约 D2对压载水中颗粒物粒径范围及含量做出了明确规定。为满足此规定,水力旋流器逐步开始应用于船舶压载水处理系统中。为了提高水力旋流器的分离效率,通过改变水力旋流器的入口结构对水力旋流器进行优化,即将入口结构设计为阿基米德螺线形入口来增加流体转动速度,降低能量消耗,从而提高分离效率。应用 Fluent软件,结合雷诺应力模型（RSM）和混合多相流（Mixture）分析方法,对优化前、后的水力旋流器进行固-液两相流数值模拟。模拟内容包括水力旋流器内的速度分布、固相体积分数分布以及分离效率等。通过对比2种模型的模拟结果,说明优化的水力旋流器内部的流场速度以及分离效率均有一定的提高,达到了优化目的。     

SMB色谱分离驻波优化设计的一种Matlab实现

较高的产能(PR)是SMB色谱分离的主要优化目标.对于一定的设备以及纯度收率要求,优化问题的结果取决于色谱柱排列,色谱柱长度,色谱柱直径,分离产物颗粒直径,对于产物纯度的要求以及进料浓度等,而主要限制来源于非理想效应和各区总压降之和.基于驻波设计(SWD),建立了模拟移动床(SMB)色谱分离过程的模型,并用Matlab进行了大量数学计算,得到了理想的结果.一种敏感度分析被用于分析各变量对于优化目标的影响大小.计算证明,纯度的要求越高,得到产能就越低;同时,较小的色谱柱长,中等大小的吸附剂颗粒直径以及较大的进料浓度可以使优化目标最优.     

球形颗粒自由下落过程运动和流场数值分析

深海矿产资源开发一般采用水力提升方式将海底矿石输送到水面.单个矿石颗粒在水中的运动特性及尾流特征是水力提升动力学特性研究的基础.文中采用计算流体力学方法,对不同直径、密度的球形矿石颗粒在水中自由下落的过程进行了数值模拟.采用基于剪切应力运输的分离涡方法模拟颗粒周围流场,研究了单颗粒在雷诺数Re=184,228,285和6 400时的六自由度运动及尾流结构.研究发现,随着Re增大,颗粒分别呈现垂直下落、倾斜直线下落、倾斜振荡下落、随机下落4种不同路径,通过分析其尾流结构及受力特征,讨论了不同下落路径的产生机理,所得结果可为深海矿产资源水力提升管道的设计和机理研究提供参考与支撑.     

底部挡板对圆柱型旋流器流场影响的研究

圆柱型旋流器因其结构简单,磨损小,是国外水润滑轴承净水装置的主流应用型式。本文基于CFD软件Fluent对水润滑轴承供水系统的过滤装置-旋流器流场进行了数值模拟,分析了底部档板对旋流器中速度场和压降的影响。分析结果表明:底部有挡板的旋流器的自由涡比例几乎为零,有利于提高分离效率,由于挡板的存在,破坏空气柱的形成,有效地降低了能耗。通过试验验证了数值模拟结果的正确性,为旋流器的设计提供参考,具有实际应用价值。     

基于颗粒阻尼技术的海洋平台结构减振试验研究

海洋平台桁架结构长期处于强紫外线的工作环境,传统的粘弹性阻尼减振方法存在易老化等问题,而颗粒阻尼结构简单,能适应恶劣的工作环境.本研究以海洋平台桁架结构为研究对象,通过试验研究颗粒填充率、颗粒直径和密度等参数对桁架结构减振效果的影响规律.试验结果表明:颗粒阻尼对海洋平台桁架结构具有较好的减振性能;颗粒密度和填充率对系统的减振效果影响明显;颗粒直径只在高频振动时对桁架结构的振动有影响.试验结论为海洋平台桁架结构的减振提供了一种新的思路.     

基于CFD-DEM方法的不同弯径比弯管中气固两相流动特性

为了研究不同弯径比弯管对气固两相流动特性的影响,采用计算流体力学CFD和离散单元法DEM耦合,对聚乙烯颗粒在不同弯径比水平-弯管输送中的运动特性进行数值模拟及试验验证.基于Eulerian坐标体系的κ-ε紊流模型,采用RANS方程对管内气流流场进行求解,并针对颗粒在管中的运动规律采用EDEM中Eulerian坐标法进行分析,将该CFDDEM耦合并行模型应用于气固两相流动的数值模拟中,定性分析颗粒的运动轨迹,定量分析颗粒碰撞数,体积分数和气体速度分布.结果表明:该CFD-DEM耦合并行模型能较好地模拟气固两相流动行为,随着弯管弯径比的增大,弯管中颗粒受到的离心力作用时间增长,并且不容易发生分散,同时,弯管中颗粒的碰撞数量增加;在竖直管中,颗粒首先沿管壁外侧分布,然后向内侧移动,最后沿管中心对称分布;弯管中的气相速度呈现内侧高于外侧的情况.     

深海采矿中羽状流颗粒物的动态分析及抑制模拟

基于FLUENT流体分析软件，建立深海采矿车扰动仿真模型。通过模拟不同工况下羽状流颗粒物的流动形式和扩散特征，分析其变化规律。结果显示，矿车履带运动速度和集矿头运动速度越快，其一侧周围形成的羽状流尺寸越大，并均匀包覆该侧运动部件；用于抑制羽状流颗粒物的抽吸口数量越多、抽吸口直径越大、抽吸速度越快，抽吸装置的效果越好。     

井式渗碳炉流场模拟与优化设计

为解决船用柴油机关键零部件在使用井式渗碳炉时出现的气氛流动不均匀问题,基于流体力学分析软件ANSYS Fluent,根据某大型圆筒形井式渗碳炉的具体结构和尺寸建模并模拟炉内的气体流动过程.通过分析炉内气氛的流动特点,揭示了不同入口速度下炉内气氛的流动规律,从而指导设备风扇转动速度的选取.同时,为进一步均匀炉内气氛,设计出具有不同角度的导流装置.通过对加装导流装置前后炉内流场模拟结果分析发现,加装导流装置后炉内流速不均匀的情况能得到较好的改善,且导流装置呈270°时效果最佳.优化后的流场流速相较于原始流场速度提升达到36%～40%,解决了渗碳炉内工作区域与风扇区域流速差异过大的问题,使炉内气氛流动性得到了较为明显的改善,为新型渗碳炉的结构改进和技术创新提供了理论支撑.     

自航耙装舱装置消能效果比较试验

通过物理模型试验模拟自航耙吸挖泥船装舱溢流施工过程,以舱内流速、舱内浓度、溢流进出口泥沙粒径、装舱量几方面为主要控制因素,进行实测、分析,并比较自航耙4种常用装舱装置的消能效果。试验结果表明各种装舱装置的优劣效果差距并不明显,仿新海龙型装舱装置效果略好。     

带式输送机转运站料斗改造

针对带式输送机转运站料斗在运输铁矿石时易出现堵料的问题,利用颗粒力学仿真软件EDEM对转运站料斗内的物料流向进行仿真分析;根据仿真结果和实际生产过程中的积料位置分析堵料原因,结合现场实际情况对原有料斗结构重新进行设计.改造后料斗能够解决物料运输过程中的堵料问题.     

龙溪口航电枢纽工程大体积混凝土快速入仓技术

针对岷江龙溪口航电枢纽工程混凝土工程量大、履带式布料机+反铲方式上料施工效率低、混凝土损耗大的问题，进行航电枢纽工程大体积混凝土快速入仓技术研究。通过改良入仓结构料斗的尺寸、料斗放置形式、皮带结构尺寸，采用反集料分离爬坡带进行移动输送装置、分配器垂直进料缓冲装置的布置，以及采用水平输送机、瓣膜式缓冲筒等方式的入仓装置，实现了大粒径集料混凝土的快速连续入仓。     

一种环保的水下封闭扩散式铺砂装置的水力方案设计

在填海造地工程中需要通过吹填完成水下铺砂,以往的施工工艺在进行水下铺砂时容易造成水体污染,同时吹填区铺砂浓度与砂土粒径分布很不均匀。介绍一种环保的水下封闭扩散式铺砂装置,该装置根据水动力学原理设计,采用封闭的扩散式加内部导流板的结构形式,实现水下大面积高效率环保铺砂作业。该水下封闭扩散式水力铺砂装置由进口段、扩散段和内部导流板组成。采用计算流体动力学(CFD)方法,以清水为介质对铺砂装置内部流动进行数值模拟,分析不同导流板设置对铺砂装置流动特性、铺砂均匀度的影响。最终设计的水下铺砂装置具有施工环保、结构简单、单程铺砂面积大、铺砂效率高、铺砂均匀等优势。     

耙吸挖泥船环保阀溢流效果试验与数值分析

通过计算流体动力学数值模拟与模型试验相结合的方式，对耙吸挖泥船环保阀减少空气进入溢流筒的机理和作用进行相关研究。将模型试验与数值模拟的结果进行对比，验证气液两相流数值模型的准确性。进行不同进口流量、不同环保阀角度时的计算，获得进口流量、泥舱内液面高度、环保阀角度之间的相关性数学描述，据此建立环保阀的控制策略。建立叠加式溢流筒的数值模型，分析其在减少溢流上的效果。     

基于LES与Powell涡声理论的孔腔流激噪声数值模拟研究

孔腔流动中含有复杂的流体振荡,不但能够引起明显的噪声,而且会造成物体脉动压力和阻力的急剧增加,因而孔腔流动与流激噪声已经成为流声耦合研究领域的重要内容。文章首先对于Powell涡声理论进行了介绍,给出了涡声方程及其求解的详细推导过程,随后利用圆柱/机翼组合体与方腔流激噪声测试结果验证了计算方法的可靠性,最后采用大涡模拟方法结合Powell涡声方程数值计算了两型孔腔在不同水速下的流激噪声,并与中国船舶科学研究中心循环水槽试验结果进行了对比分析,结果表明数值计算方法能够较准确地预报孔腔流激噪声,并能展示孔腔内外涡旋结构。计算结果表明:在500 Hz以下的低频段,格栅1型孔腔的流激噪声显著高于格栅2型孔腔;在500 Hz-10 k Hz高频段,格栅2型孔腔流激噪声比格栅1型孔腔高,但随着流速的增高,两种孔腔流激噪声在高频段的幅值基本一致。这些现象与孔腔内的涡旋结构密切相关。文中对孔腔流激噪声的数值预报方法进行了验证,有益于理解孔腔非定常流动的物理机理,且为抑制孔腔流激噪声奠定了基础。     

LPG发动机稀燃流场优化及排放特性研究

将传统燃油发动机改装为LPG稀燃发动机,并在进气道内安装涡流挡板,该挡板可作不同进气模式切换,以根据发动机负载达到分层燃烧和均质燃烧两种模式。建立LPG发动机三维数值仿真模型,分别进行稳态、暂态流场优化分析以及缸内油气分布模拟,并通过稀薄燃烧实验与仿真结果进行对比。结果表明：均质模式与分层模式下的稳态流场分析结果与实验结果相吻合,流量系数误差在6%以内;暂态流场表明,分层模式下进气气流因涡流挡板的导引,在气缸内涡流增强,因喷射角度改变,燃料能有效地集中在火花塞中心,其余则为较稀的混合气,形成油气高度分层分布状态,提高稀油极限;稀油极限提高后,可降低LPG发动机CO2、NOx排放量。     

耙吸挖泥船动力定位系统模型试验研究

为了评估耙吸挖泥船动力定位系统的定位能力,验证所设计的控制器、滤波器和推力分配算法的有效性,设计了耙吸挖泥船动力定位模型试验系统。文章介绍了耙吸挖泥船动力定位模型试验系统的结构、环境载荷模拟、控制系统和试验步骤,在不同的风、浪、流和作业工况下进行了模型试验。分析试验结果表明,所设计的模型试验控制系统具有较好的效果,为实船工程应用奠定了基础。     

称重式散货料斗在散粮卸船中的应用

普通的散货料斗无法进行物料的计量,不便于生产管理。称重式散货料斗实现了散粮卸船过程中对系统的远程控制和物料流量的动态监测,提高了散货料斗的自动化程度。称重式散货料斗的联锁功能,增强了散粮接卸系统的稳定性、可靠性,有助于提升系统的生产效率。     

耙吸挖泥船装舱溢流过程中非黏性泥沙沉积与冲刷的模拟

自航耙吸挖泥船(TSHD)在装舱周期中,在可能的情况下需要边施工边溢流以提高有效装载量.溢流损失量受到泥舱结构、泥沙组分等多重因素的影响,很难准确预测利用CFD方法结合非黏性泥沙冲淤的经验公式,建立了TSHD超大型泥舱(21 643.8 m3)二维沉积数学模型,利用该模型对装舱溢流过程进行了模拟,对产量、溢流损失进行了预测,预测结果与以往成熟模型的结果基本一致.在此基础上,分析了装舱过程中沉积面的变化过程、不同粒径组的冲淤特点.该模型的建立,有助于实现对泥舱水力布置和装舱效率进行研究,弥补空白.