船用柴油机排气冷却消声器流体与消声特性

为了降低船用柴油机排气噪声,并对废气进行冷却以降低红外辐射,实现红外隐身目的,要求在排气系统中安装排气冷却消声器。利用数值算法研究排气冷却消声器的气体流动特性、冷却效果、声学性能。首先利用有限体积法计算并分析了排气冷却消声器在冷却与不冷却时的空气动力性能,得到其阻力损失特性、冷却效果和温度场信息。在流体计算的基础上得到消声器温度场,然后采用声学有限元法计算并分析了排气冷却消声器在室温与高温冷却下的声学特性,将排气冷却消声器的左端共振腔体积减小,改变其共振频率从而改变消声器在低频时的声学性能。     

移动式柴油发电机组消声器的设计计算

以柴油机的排气噪声控制为研究背景，针对某型移动式柴油发电机组，进行了排气消声器的性能和结构设计．依据柴油发电机组的条件和排气参数，利用CFD软件FLUENT进行流道的建模和数值模拟，进行了消声器的流场和消声量的计算．通过多次调整结构参数，使得所设计的消声器性能逐渐合理．计算结果表明，该消声器在较宽的频带范围内具有良好的消声性能，能够满足设计所要求的25dB消声量．     

液化天然气船隔热舱室传热仿真新方法

将液化天然气船内外壳之间的对流传热过程等效为传热量相同的稳态导热过程,简化计算,并保证了计算结果的精度。通过MATLAB对温度场的模拟,实现了液化天然气船隔热舱室传热温度场的可视化。这种新方法可在类似的复杂模型中进行运用。     

船用抗性排气熄火消声器的声学特性

采用Actran Vibroacoustic振动声学软件为消声器创建有限元仿真模型,以排气噪声的实际测量声压值作为输入激励,更准确地仿真排气消声的声学特性,并分析排气流速、温度对噪声衰减的影响,阐述气流速度、温度和声源类型对消声器消声性能和压力损失的影响。依据仿真模拟结果获取排气消声器内部的主要声共振频率,分析比较不同几何参数消声器的声压值和插入损失,进一步优化消声器的几何参数及方案。通过试验测量来评估验证排气消声器的消声性能。研究表明：这种抗性排气熄火消声器可有效减小发动机的噪声排放,降低油耗,提高船舶的行驶安全,其分析方法及验证方法稳健可靠。     

船用发动机排气消声器抗冲击性能优化研究

传统的发动机排气消声器易受到最大等效应力过大的影响,因此需要对发动机排气消声器的抗冲击性能进行优化。通过拆分消声器的内部模型图,构建消声器的有限元模型并进行简化以及约束消声器的自由度;通过冲击衰减指数函数的计算以及根据消声器本身的结构特点,对支座的垫板位置进行优化。最后,根据延长消声器爆距的长度,绘制冲击外载荷曲线求取峰值,完成消声器抗冲击性能的优化。仿真实验结果表明,优化后的消声器在距爆炸点60 m与40 m时,不会受到影响,距爆炸点30 m处时会发生塑性形变,说明优化后的消声器抗冲击性能得到了提升。     

船舶发动机排气消声器强度性能测试研究

排气消声器是船舶动力系统的重要组成部分之一,它能够对发动机产生的噪声进行消除,并使排气更加畅通。船舶在水中航行时,不可避免地会受到冲击,这是一种非周期性运动,受到冲击作用的影响,排气消声器可能会产生变形,所以要求应用于船舶上的排气消声器必须具备足够的强度,从而确保其能够承受一定的冲击。因此,对排气消声器的强度性能测试成为一项非常重要的工作。对排气消声器的强度进行测试时,要选择合理的强度理论,在此基础上进行仿真计算,通过仿真结果对强度进行评价。     

柴油机舷侧排气喷淋流动及传热模拟

[目的]为解决船用柴油机舷侧排气喷淋装置的降温效果评估问题,[方法]应用Mixture多相流模型和蒸发—冷凝模型,对排气管内喷淋的流动和传热过程进行数值模拟,得到并分析不同冷却水量比下排气温度场分布、排气管截面平均温度的沿程变化规律以及压力损失。[结果]研究结果表明:喷淋条件下,由于水的挤压和水—气传热传质,排气管内的高温核心区呈锥形,随着冷却流量比的增大,排气高温核心区的范围逐渐缩小;从无量纲沿程距离0.1～0.4,排气管截面平均温度急剧下降,之后排气管截面平均温度变化趋缓;总压损失与冷却流量比呈现非单调关系,对排气阻力的影响较小。[结论]研究结果可为舷侧排气喷淋装置的优化设计提供定量支撑。     

SPB型LNG运输船温度场研究

对SPB型液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)运输船的温度场进行研究,该类型船区别于薄膜型船的独特的结构设计使得其温度场分析有一定的难度。在构建船体传热模型时,对特殊构件的热对流效应、船体内部对流传热空间的划分和对流换热系数的计算方式等问题进行分析,并做出合理的处理。以大型有限元软件MSC.Nastran和MSC.Patran为平台建立有限元模型,利用控制语言PCL编写计算程序,求解船体温度场。     

单扩张腔消声器流场特性与温度场研究

以某型船用排气消声器为研究对象,为改善流体阻力对船舶柴油机的功率影响及消声器表面热辐射造成的机舱通风的影响,对其单扩张腔消声器的阻力损失与表面温度场进行了详细的分析与研究。利用大型通用CFD流体计算软件对消声器的流体流动与表面温度场进行了分析计算,通过适当改变内部内插管的布置,可有效改善内部紊流流场,降低消声器的流动阻力;通过包覆一定厚度的隔热材料,可有效降低消声器表面温度,降低热辐射。     

船用中速柴油机排气SCR净化消声器的联合仿真分析

船用柴油机对环境的影响主要可分为噪声污染和排放造成的大气污染,伴随着国际海事组织(IMO)第3阶段排放标准(Tier Ⅲ)的实施,为船舶配置选择性催化还原反应(SCR)脱硝装置已成为必然选择,可借鉴车用柴油机排气净化消声器装置的应用经验,对船舶柴油机的排气消声器和SCR反应器进行联合设计。采用动力系统、流场和声场联合分析的方法,结合商用软件GT-Power、Fluent和LMS Virtual. Lab进行联合仿真,计算初步设计配置于船用MAN 9L32/40型柴油机排气净化消声器的压力损失和消声效果。仿真计算结果显示,该排气净化消声器的压力损失满足柴油机排气要求,同时在2 000 Hz以下具有良好的消声效果。     

船用柴油机排气消声器模型试验的相似原则

本文将相似理论Π定理应用于消声器的设计中，给出了五个相似准则。这些无量纲数考虑了在船用消声器小尺寸模型试验中消声器的声学、空气动力特性和几何尺度的相似性，并对相似准则中一些物理量进行了讨论。     

基于喷水降温冷却的舷侧排气系统声学性能分析

对于船舶动力装置喷水冷却式舷侧排气系统,喷水降温装置的开启会使系统内温度发生剧烈变化,因此排气系统内烟气属性会发生改变,进而影响舷侧排气消声系统的性能。文章首先通过Fluent获得喷淋冷却前后舷侧排气系统的流体动力学计算结果,改变冷却水流量后又得到消声系统在不同喷水流量下的温度场;再将CFD计算结果作为求解排气系统传递损失的计算输入,得到了冷却水喷淋前后舷侧排气系统的声学性能,从而获得喷水降温冷却可以提高整个系统在低频段的消声性能的结论。该结果可为今后舷侧排气系统紧凑化设计提供参考。     

船舶中速主机低频排气噪声控制研究

结合在船舶建造中遇到的低频主机排气噪声控制问题,从实船噪声源的确定、主机排气噪声谱分析和消声器声学性能验证等方面进行探索,并从排气噪声控制角度对船舶柴油机排气系统设计提出了建议。     

提高柴油机排气消声器消声性能的试验研究

针对柴油机排气消声器，将流体计算软件用于阻力特性分析，并采用对试验件进行静态放声试验的方法，优化消声器的声学设计以提高消声效果。     

燃气轮机排气引射装置数值模拟

对燃气轮机排气引射装置进行了三维数值模拟，采用非结构网格、Realizable κ-ε湍流模型求解三维N-S方程组，得到了全流场速度、压力、温度等的分布情况，并进行了详细分析。结果表明所采用的数值模拟方法较为准确，能充分反映排气引射装置的流场发展情况。对排气引射装置设计具有指导意义。     

船用柴油机排气消声器的声学特性计算及试验验证

三维声学有限元法被用于预测船用柴油机排气消声器的声学特性。单腔、双腔和三腔排气消声器传递损失的声学有限元计算结果和两负载法实验测量结果吻合良好,表明声学有限元法预测消声器声学特性具有较强的适用性和较高的精度。同时分析不同结构形式的排气消声器的消声特性,结果表明,带插入管的双腔和三腔结构形式具有更高的消声量,适合于船用柴油机排气消声器。     

Application of dual reciprocity boundary element method to predict acoustic attenuation characteristics of marine engine exhaust silencers

In marine engine exhaust silencing systems, the presence of exhaust gas flow influences the sound propagation inside the systems and the acoustic attenuation performance of silencers. In order to investigate the effects of three-dimensional gas flow and acoustic damping on the acoustic attenuation characteristics of marine engine exhaust silencers, a dual reciprocity boundary element method （DRBEM） was developed. The acoustic governing equation in three-dimensional potential flow was derived first, and then the DRBEM numerical procedure is given. Compared to the conventional boundary element method （CBEM）, the DRBEM considers the second order terms of flow Mach number in the acoustic governing equation, so it is suitable for the cases with higher Mach number subsonic flow. For complex exhaust silencers, it is difficult to apply the single-domain boundary element method, so a substructure approach based on the dual reciprocity boundary element method is presented. The experiments for measuring transmission loss of silencers are conducted, and the experimental setup and measurements are explained. The transmission loss of a single expansion chamber silencer with extended inlet and outlet were predicted by DRBEM and compared with the measurements. The good agreements between predictions and measurements are observed, which demonstrated that the derived acoustic governing equation and the DRBEM numerical procedure in the present study are correct.     

扭曲式波瓣排气引射器的数值模拟

排气引射器是较好的通风冷却设备,在燃气轮机动力装置当中应用广泛。利用数值模拟方法对扭曲式与未扭曲式波瓣排气引射器进行了研究,得到了两种结构的内部流场分布情况和性能数据。数值模拟结果表明,扭曲式波瓣引射器在主次流混合效果与温度控制方面的性能优于未扭曲式,但在排气阻力损失方面处于劣势。研究结果为波瓣引射器在船舶动力装置当中的应用及其性能优化提供一定的参考。