柴油机水下排气海水倒灌现象的理论分析

柴油机水下排气时存在海水由排气管倒灌入柴油机进而导致柴油机严重损坏的风险。通过分析管内气液两相逆向流动特性和国内外相关研究成果,指出水下排气管内海水倒流的物理机制,并给出了基于Wallis无因次气相速度的水下排气管海水倒流判断准则。进而以某柴油机排气参数为基础,计算分析了排气管管径、排气口水位深度及排气温度等因素对管内倒流界限气速的影响,所得结果对水下排气柴油机防止海水倒灌具有指导意义。     

自流喷水冷却装置喷水降温效果计算分析及结构设计

为降低柴油机排气温度,根据流体力学、热力学和喷射器的基本原理对安装在柴油机排气管路上的自流喷水冷却装置降温效果进行理论计算和分析,结合模拟试验完成自流喷水冷却装置结构的方案设计。使用表明,该装置将柴油机排气温度降低至100℃,可有效降低排气红外辐射特征,柴油机的排气背压没有明显增加。     

6180型增压柴油机性能改进试验研究

本文首先分析了原6180CZL型柴油机存在的问题,然后论述改进其性能指标、降低燃油消耗率所采取的技术措施。这些措施主要包括:为该机设计、匹配新的废气涡轮增压器;采用新的进排气管系布置;配气凸轮及其正时的最优化计算和试验;提高高压油泵的喷油速率;气缸盖进排气流道的优化试验和优选燃烧室的结构型式,並与喷射油束取得最佳的匹配等。经过对上述各系统进行的一系列优化试验研究后,柴油机的平均有效压力达到1.33MPa,功率331千瓦(450马力),燃油消耗率降低了15克/千瓦小时,达到212克/千瓦小时(156克/马力小时)的先进水平。     

6缸柴油机改用单排气总管的模拟计算与实验研究

某车用柴油机改型为船用，排气管相应地由风冷改成水冷。本文对原机进行了模拟计算和实验校核。在此基础上，对改用水冷单排气总管的机型进行模拟计算，对排气管结构，进、排气阀正时对柴油机运行的影响进行了分析。实验研究表明：采用单排气总管增压系统，新的机型能够满足功率要求，在低工况下燃油经济也较好。     

涡轮增压柴油机排气系统的最优化

本文提出广义一维非定常流动计算模型,以计算排气管系中的气体流动。该模型考虑了分支质量添加的效应,使多缸机的计算得以简化。应用热力学第二定律对排气能量传递和转化进行分析,提出以(火用)差函数作为排气有用能的评价参数。最后建立了排气管系优化模型,以排气有用能传递效率为优化目标,利用工作过程计算得出了目标函数和结构参数之间的离散型函数关系,进行参数寻优。文中还介绍了根据以上方法进行结构优化设计所得到的试验结果。     

基于流固耦合的水冷排气管结构强度仿真分析

结合特殊用途柴油机低热辐射水冷排气管的结构设计,借助Fluent软件,联合仿真方法,对其在额定工况下的排气流动过程进行瞬态分析,得到流动分布和表面换热系数;同时,对冷却水流动过程和对流共轭传热进行仿真分析,得到水冷排气管的温度场梯度边界。在此基础上,分析在热应力、重力、排气压力和冷却水压力综合作用下,安装在单缸机缸盖上的水冷排气管的应力和应变的分布情况。研究结果可供水冷排气管的结构优化和可靠性设计参考。     

排气管内二维非定常流动的计算研究

为了优化设计排气管形状，本文研究了柴油机排气管内二维非定常湍流流动的计算，排气管与气缸交接处的边界条件由实验结出，湍流模型采用k－ε模型。计算了一根3缸模型排气管内排气流动变化，计算结果与实验结果吻合良好。该研究对排气管的形状设计有一定的应用价值。     

MIPX涡轮增压系统优化研究

对8缸柴油机可能的发火顺序，给出了可用的MIXPC系统排气支管分支，并就MIXPC系统排气管系结构参数优化作了研究，提出了设计的基本原则。用FVM-TVD方法，分别对不同的机型进行了MIXPC系统的结构设计和性能模拟研究，得出了在8缸上采用MIXPC系统的一些普遍规律，并就不同缸数的柴油机进行系列化生产提出了设计方法。     

船用柴油机浸没式排气管冷却性能优化

考虑到特殊船舶对柴油机排气温度要求严格,对柴油机浸没式排气管采用内展翅片形式以提高排气管的传热性能,采用数值模拟方法对浸没式内翅片排气管的流动、换热及阻力特性进行计算,将结果与实验关联式进行对比验证,比较不同翅片数目排气管的传热与流动性能,结果表明,采用内展翅片后,浸没式排气管的换热性能明显提高,努塞尔数为光管的1.2～2.0倍,阻力系数为光管的1.7～2.9倍,10翅、12翅浸没式排气管综合性能较优。     

基于AutoCAD的舰船排气管计算程序设计

针对舰船因排气管或其附件设置不合理所造成的危害,对舰船排气管设计计算进行二次开发程序设计,以90 000 t半潜船排气系统为例进行验证。结果表明,该程序的应用可提高设计效率,优化排气管的布置及其附件的设置,保证排气管安全可靠。     

压盖松套伸缩接头的应用与优化

通过对压盖松套伸缩接头的结构与其在管路上的布置分析,优化选型与布置,有效减少管路连接法兰与分段合拢管的设置,节约造船成本,且利于伸缩接头本身的维护保养,可供船舶管路优化设计参考。     

弹簧支吊架在FPSO高温管道中的应用

高温条件下管道热胀、冷缩和端点附加位移产生的位移载荷是造成管道应力过大和相连设备管口扭矩、反力过大的主要因素。合理设计管道走向和支架布置来增加管道系统柔性是减小管道热载、降低管道应力的主要途径。以机舱排烟管道系统为例,在CAESAR II中建立数值模型,分析了排烟管道的热胀载荷对管道的影响,比较了弹簧支架约束与刚性支架约束对高温排烟管道一次、二次应力的影响。研究发现,在高温管道中,弹簧支吊架不仅能增加管道系统的柔性,减小管道热应力,而且能降低管道对支架的约束载荷,减小管道所受的集中力。     

船用蝶阀液压控制系统的数值仿真

液控蝶阀以其启闭扭矩大、压力损失小和适合用于大中口径管道等特点,在船舶领域得到了广泛应用。基于船舶中某一常用规格的中线对称阀瓣的液控蝶阀,建立该液控蝶阀在实际工况下启闭控制液压系统的数学模型,并进行数值仿真和试验研究。仿真及试验结果表明:液控蝶阀启闭时的转动角速度及其误差受蓄能器排油量、管路压力损失、液压介质的温度以及液控蝶阀的负载影响较大。这一仿真分析及试验结果可为蝶阀液压控制系统中蓄能器总容量和管路通径的选择、液控蝶阀结构型式和规格的确定及其所输送流体运动参数的设计提供依据。     

船舶管线隔振支座布局优化设计的规范法

国内关于船舶管道隔振支承布局优化设计的标准和方法目前还没有建立,有关优化模型及算法的研究有待开展。借鉴美国ASME B31规范和综合考虑强度、刚度、稳定性、固有频率及振级落差等约束条件,提出了管线系统支座布局优化设计模型及规范设计法。该方法根据ASME B31规范初步确定支座的数量,通过几何优化设计支座的间距。提出迭代优化算法求解这上述问题,获得较优的支座数目与支座间距。通过算例,研究了不同优化目标函数的选择,(如支座造价、管线最大下垂或结构应变能等),对优化结果的影响;证明了有关模型与算法的有效性和实用性。     

虚拟机舱管路布局算法优化设计

针对当前船舶管路布局设计主要依靠经验丰富的设计人员手动敷设完成,为提高管路自动化布局效率,提出了一种基于改进遗传算法的三维空间管路设计方法,以辅助设计者完成管路布局工作。通过在经典遗传算法的整体框架中引入免疫选择机制,增加免疫检测算子和免疫平衡算子,改进了遗传算法仅依靠适应度值选择后代个体易造成算法陷入局部最优解的不足,维护了种群多样性,提高了算法运行效率。以船舶机舱为对象建立虚拟机舱仿真环境,采用栅格法对布局空间进行划分,以十进制浮点数编码方式进行算法编码设计。MATLAB仿真结果验证了改进遗传算法在管路布局优化设计问题上的可行性和搜索效率,采用C#语言编写脚本控制程序,在Unity3D虚拟机舱环境中实现了管路路径的布局设计。     

城市隧道废气排放口设计常见环境问题与对策

以上海市隧道建设为例，介绍了隧道专用废气排放设施高风塔和低风口群两种设计形式的常见环境影响特征，并据此提出多种降低环境影响的对策措施，借助案例说明了专用废气排放口优化选址的方法。通过对高风塔和低风口的环境影响特征的对比分析，分别阐明了低风口和高风塔选用的适宜条件，并指出在适当条件下城市区域也可选用低风口群排风方案。     

船舶涂装车间VOCs废气排除效果数值模拟

针对大型船舶涂装车间，建立用于两种不同通风方案和挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）废气扩散的数学模型。运用数值模拟方法，研究不同通风方案的气流速度场和气流压力场的分布特点及其对VOCs废气排除效果的影响规律。结果表明：侧进侧排（Side Intake and Side Discharge，SISD）式的原有通风方案导致车间VOCs废气不断向车间顶部累积，通风效率较低；而侧进底排顶部补风式的优化通风方案可有效提升车间湍流区域面积和风速，对VOCs废气排除效果作用显著。研究结果可为船舶涂装车间通风系统的优化设计提供参考依据。     

蒸汽动力系统在不同工况下的凝水分配协调性分析

[目的]为满足蒸汽动力系统在不同工况下的使用要求,需开展凝水分配协调性分析和管路优化设计。[方法]基于Flowmaster仿真计算软件,建立凝水系统的管网仿真模型,分析低工况和高工况下的凝水系统压力和流量分配情况,并相应提出降低水柜安装高度和调整系统管路连接方式这2种优化设计方案。[结果]计算结果表明:在低工况下,当凝水系统中节流阀开度30%、循环阀开度45%时,储水量最大为0.128(归一化处理结果),当节流阀开度小于13%时,凝水系统将无法实现储水功能;在高工况下,当凝水系统中节流阀开度90%、循环阀开度18%时,储水量最大为0.404,且凝水系统的分配协调性更好;2种优化设计方案均可有效改善低工况下凝水系统的分配协调性。[结论]研究成果可为实船凝水系统的管路优化设计提供参考。     

基于ORC余热发电系统的管道设计要求和选材

先简要介绍了有机朗肯循环(ORC)的原理及系统组成以及国外已经应用的有机工质的相关特点,然后在常规的管路设计基础上,提出了本系统管道设计基本要求。再结合管道的设计条件,确定适合本系统的管材选用范围。     

柴油发动机排气背压设计计算

本文介绍了柴油机排气背压相关信息及柴油发动机排气系统简单设计计算。