某船空调噪声分析与降噪改进研究

文章以某船空调系统为例,检测舱室空调噪声情况,分析船舶空调噪声产生的原因,针对管路设计、布风器结构、风机选型、气流速度调节等存在的缺陷进行建模研究,探究消除空调噪声的方法。结合建模仿真和分析,给出加装消声器、布风器改造等改进措施和日常管理建议,以降低空调噪声。     

错列翅片板翅式换热器传热性能数值研究

应用SIMPLE算法对错列翅片板翅式换热器换热表面的流动及传热进行数值模拟,根据数值模拟结果分析了几何参数对流动及传热的影响,研究表明此紧凑式换热器具有良好的换热特性.该研究进一步弄清其换热机理,这无疑极大地改进了错列翅片板翅式换热器的设计方法.     

舰船典型舱室气流组织数值模拟

针对舰船舱室空调系统的末端形式不同于民用建筑空调系统末端形式的特点,提出对采用布风器方式的舰船舱室的气流组织形式进行研究。采用计算流体动力学(CFD)技术,建立实船典型两人舱室的数值试验模型,根据舰船的实际边界条件对该舱室夏季设计工况和冬季设计工况下的气流组织进行数值模拟计算,并对典型截面的速度场及温度场进行分析。模拟结果表明:在夏季设计工况下,虽然布风器周围风速较高、温度较低,但舱内人员活动区域速度场分布较均匀,舱内风速小于0.3 m/s,温度场分布也较为均匀,温度约为26~27℃;在冬季设计工况下,除布风器周围风速较高、温度较高外,舱室大部分区域风速较低,小于0.2 m/s,温度约为20℃。无论是夏季还是冬季设计工况,采用布风器末端形式的典型两人舱室人员活动区域内的气流速度及温度均满足舒适性标准要求,结果验证了该典型舱室空调系统布置的合理性。     

错列翅片板翅式换热器传热性能数值研究

应用SIMPLE算法对错列翅片板翅式换热器换热表面的流动及传热进行数值模拟，根据数值模拟结果分析了几何参数对流动及传热的影响，研究表明此紧凑式换热器具有良好的换热特性。该研究进一步弄清其换热机理，这无疑极大地改进了错列翅片板翅式换热器的设计方法。     

基于微穿孔吸声结构的船舶布风器气动噪声降低技术

针对船用布风器因空间限制静压箱体积小导致布风器消声效果不理想的现象，采用计算流体力学与有限元仿真相结合的方法，对布风器内流道进行优化，减小布风器的流动阻力，降低布风器内产生的湍动能和气动噪声。同时，在布风器两侧湍动能相对较大的侧挡板上微穿孔，结合后面的空腔形成并联的亥姆霍兹共振器用于减小布风器的噪声。结果表明，改进后布风器的阻力损失降低8.27 Pa，侧挡板微穿孔布风器在传递损失上增加4.8d B，监测点最大声压级较原型降低15.1%。该研究可为船用布风器提供新的降噪思路。     

结合大涡模拟的格子玻尔兹曼方法模拟高雷诺数流动

为了将格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann method）推广到高雷诺数流动的数值模拟上,文章研究了将大涡模拟的Smagorinsky模型及其改进的IR模型应用到LBM方法中并发展了LBM-SM模型和LBM-IR模型,其后以顶盖驱动方腔流动（Re=1000;10000;100000）和后台阶流动（Re=389;1000;10000;100000）为标准进行数值模拟与比较。数值结果说明该方法可以应用于高雷诺数流动的数值模拟,并克服了传统LBM方法在模拟高雷诺数流场时会出现非物理振荡的情况。通过分析对比,不仅得到了两种模型能够稳定计算且不失真的参数范围,并且认为LBM-IR模型有效参数的选取范围更为广泛。     

混合湍流模型的参数优化与分析

在以全流场N-S方程为研究对象的空化流动数值计算中,湍流模型在很大程度上影响了对空化流动的精确预测。为了进一步完善针对非定常空化流动数值计算构建的基于密度分域的混合湍流模型（FBDCM）,利用代理模型方法对FBDCM模型参数的整体敏感度进行了分析,评价了相关经验系数的扰动对空化流场及水动力特性预测精确度的影响,建议了针对非定常空化流动计算的模型参数的具体取值。结果表明,经验系数C2通过调节FBDCM中FBM模型和DCM模型的影响比重,成为对模型预测精度影响程度最大的因素;通过代理模型优化分析确定经验系数的混合湍流模型,能更好地调整流场内的湍流粘性,精确计算了反向射流区域大尺度涡团的流动,与实验结果更为接近。     

舰船住舱气流组织数值模拟

本文采用计算流体力学模拟方法,针对舰船的典型住舱,比较分析了不同布风器对于舱室内气流组织的影响。仿真结果表明,在冬季,采用带孔槽的布风器能够有效提高住舱下层床铺的温度,使其基本达到18℃的要求,并保持床铺区域的风速不超过0.3 m/s;在夏季,一般布风器和带孔槽的布风器都能使得室内的温度达到设计规范所要求的27℃,而风速超过0.3 m/s的区域主要集中在人员不常停留的布风器正下方。     

船用离心通风机高效节能改进设计

开展某型船用离心通风机节能改进设计,采用数值仿真对改进前后风机内部流场进行了分析,揭示了流动对风机整体性能的影响,样机试验表明风机节能改进效果明显,本文的设计方法对离心风机节能改进具有较高的应用价值。     

球柱结合式多球型耐压结构极限强度特性研究

为了揭示主要结构参数对多球型耐压结构极限承载能力的影响,以三球交接型耐压结构为研究对象,采用非线性有限元方法,开展了结构参数变化对极限强度的影响研究。通过数值计算与归纳分析,发现开孔系数和厚度对极限强度的影响呈现单调变化,随着开孔系数的增大,结构极限强度衰减速率先增大后减小,其余参数在影响结构效用方面存在较明显的边际效益递减。论文给出了多球交接结构补强方案的最优策略,为深海载人装备用多球耐压结构的设计提供参考。