高温载荷下带隔热层加筋板结构热力响应研究

隔热材料在船舶领域应用广泛，起到良好的稳定舱室温度的作用，但目前对带隔热层加筋板结构热力响应的研究较少。基于热弹性力学，采用直接热力耦合的方法对有隔热层的加筋板在高温载荷作用下的结构热力响应进行数值模拟，确定了更合理的带隔热层加筋板结构热力分析方法，研究了隔热材料的厚度、导热系数和热膨胀系数对加筋板结构温度场和热应力场的影响；计算了将隔热层覆盖区域进行绝热处理时加筋板结构热力响应结果，并与考虑隔热层的复杂模型热力响应结果进行对比分析。结果表明：有无隔热层对加筋板结构的热力响应结果有极大影响，继续增加隔热层厚度，结构的温度和应力均会增大；隔热材料的热膨胀系数在一定范围内对结构的温度结果和应力结果影响很小；将隔热层覆盖区域进行绝热处理后，结构的温度和应力有所增大，各特征点等效应力最多增大了9.42%，绝热简化模型的计算结果相对保守。研究结果可为船舶结构设计和安全性分析提供技术支撑。     

气流纵掠针肋套管热力性能实验研究

本文对锅炉上使用的新型传热元件－针肋套管的热力性能进行了研究，详尽分析气流在针肋套管中流动和换热情况，推导出努谢尔特数和流动阻力的相似解，并对影响因素进行了逐个分析，着重对难以确实的关键参数进行传热、流阻实验、获得了该套管模型的热力特性。推荐了锅炉设计时针肋套管热力计算方法及该套管元件运行的最佳工况范围，并预测了雷诺数对针肋几何结构参数的影响趋势。     

海上平台电热站系统余热回收研究

随着工业发展,能源的利用效率也不断得到关注.本文主要介绍了海上平台余热回收系统的设计思路及设计方法,主要包括对余热回收系统进行热力及阻力计算,通过计算结果可以更深入了解余热回收系统的工作原理,从而为海上平台余热回收方案的评估提供参考.     

船用柴油机余热发电透平内部流场分析

针对船用柴油机在船舶节能减排方面的重要作用,提出通过余热发电透平回收船用中速柴油机的废气余热。采用数值模拟方法对动力涡轮进行内部流场分析,为余热发电透平的设计优化和应用提供参考。透平流场数值模拟结果表明:蜗壳和叶轮的整体流动状态良好,但动叶入口处存在较大的攻角,出现小范围的流动分离;在动叶与静叶相对运动的影响下,不可避免地在部分动叶流道中出现涡流,导致压力和温度增大、流速下降。根据数值模拟结果对叶轮叶型进行优化,有助于进一步改善内部流场,提高余热发电透平的工作效率。     

不同工作状态下增压锅炉的抗冲击特性分析

舰用增压锅炉是舰船动力系统的重要装置,目前对其抗冲击特性分析研究很少.采用时域模拟方法,对某船用增压锅炉不同工作状态下的冲击响应特性进行数值冲击试验.分析增压锅炉结构冲击响应随载荷参数的变化规律,考虑不同工作状态下内压对增压锅炉冲击响应的影响,并分析增压锅炉在不同工作状态下的抗冲击极限变化特性,旨在对增压锅炉抗冲击设计提供参考.     

船舶余热锅炉的设计和优化

作者借鉴常规锅炉的设计经验,建立了一套适用于计算机计算的船用余热锅炉设计模型和方法。模型考虑了温度的变化对平均传热系数和压力降的影响,采用了不用迭代求解物理场不均匀对放热系数影响的方法,克服了常规设计中的查图问题,使其适用于计算机设计。进而利用最优化方法,提出了余热锅炉结构优化设计模型。使用相应的计算机程序,对实际余热锅炉的检验计算结果表明,本文所提出的模型和方法是正确有效的。     

船用蒸汽冷凝器冷却水阻力计算研究

船用蒸汽冷凝器是船舶动力系统的重要组成设备之一,其冷却水阻力计算是冷凝器热力计算的重要内容,相关参数的确定关系到设备设计的成败,也影响着船舶动力系统的性能.采用1:1比例全三维数值模型对冷凝器内冷却水的流动特性进行数值模拟,获得了冷凝器的流场运动规律和流阻特性,并与试验结果相比较,二者吻合较好.通过利用试验验证的数值计算方法,可为提高蒸汽冷凝器的冷凝效率,优化其结构设计提供技术支撑.     

余热锅炉灰斗内两相流动的三维数值模拟及结构优化

利用两相流模型对某型余热锅炉灰斗中的流动和颗粒物分离情况进行模拟,分析了灰斗中加入不同角度挡板对流动情况和颗粒物分离效率的影响,并根据挡板角度对不同直径颗粒物分离效率影响的模拟结果对灰斗结构进行优化.计算结果表明：加入挡板的灰斗对颗粒的分离效果优于原来的灰斗,挡板角度不同对各直径颗粒分离效果有很大影响,对锅炉灰斗结构优化具有一定的参考价值.     

化学回热循环的蒸汽系统热力设计

分析了利用燃气轮机高温余热的蒸汽发生系统的设计准则,并基于某型燃气轮机设计了用于构建化学回热循环燃气轮机的一种蒸汽发生系统。设定了该蒸汽发生系统的设计点工况并对各主要部件进行了热力设计,建立该系统的热力性能计算模型。计算了设计点性能参数并校验了计算精度,出口蒸汽和烟气的各主要性能参数的最大误差为0.4%,所设计系统可用于燃气轮机系统的性能分析。系统符合能量梯级利用原则,低工况时也能充分利用余热,变工况时所产生蒸汽参数稳定。     

基于CFD的全海深载人潜水器直航阻力性能研究

选用合适的CFD计算模型可以提高潜水器水动力性能研究的准确性,进而影响着潜水器的总体设计。以某全海深载人潜水器为研究对象,进行直航工况下的数值模拟,通过计算域、网格尺度等因素敏感性分析以及采用不同湍流模型下的数值模拟结果对比分析,并与实验结果进行比较,获得了适用于该潜器的CFD计算模型。通过分析,确定了前进工况中计算域的边界尺度为艇艏向前1.5倍长度,艇艉向后3倍长度,外边界距艇体2倍长度,后退工况与前进工况外边界距艇体长度相同,其余相反;通过网格敏感度分析找到了数值模拟最合适的网格数,大约在230万左右。研究发现,该潜器前进方向进行数值模拟使用Realizablek-ε湍流模型更加合适,后退方向使用Standard k-ε湍流模型。这项研究为进一步开展该潜器详细计算和优化设计打下基础,也可为其他潜水器数值分析提供参考。     

海洋石油平台余热利用研究

东海某DPP平台投产近十五年后,出现设备老化、工艺系统处理量发生变化等情况,从而透平电站、热油锅炉和工艺处理系统出现余热,如何减少能源浪费,及时有效回收利用,需要及时解决问题。通过对基础资料分析研究、平台生产实地调研,提出余热利用方案,并进行成本投资/回报比较,最终验证了方案的正确性。     

船舶柴油机超低温排烟余热锅炉的设计

余热锅炉是船舶主机余热利用系统中的重要设备。为了综合利用船舶主机余热,文章结合船舶主机的特点以及传统余热锅炉的设计方法,以哈尔滨工程大学船舶柴油机余热利用系统中应用的三压式超低温排烟余热锅炉为例,给出一种新型船舶柴油机超低温排烟余热锅炉的设计方法和特点。定量分析比较了采用大小管径对锅炉整体质量尺寸的影响,结果显示,小管径在质量、尺寸上表现优越,适合在船舶动力系统中使用。此外,还推导出余热锅炉受热面采用螺旋翅片管时换热面积及烟道流通面积的计算公式,并提出受热面管束6种错列布置方式,可供相关行业参考。     

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。     

余热锅炉自然循环水动力计算软件编制及应用

针对传统余热锅炉水动力计算软件的局限性,同时兼顾到软件的交互性、通用性以及可扩展性的要求,以归纳的通用水动力数学模型,基于面向对象程序设计方法建立了各管段计算模块,通过使用 C ＋＋编程语言编制了计算软件。实例应用表明：该软件能适应复杂锅炉在不同热负荷、不同结构设计下的水动力计算要求,使用灵活方便,计算结果可为优化设计提供理论支持。     

以泡沫金属为吸液芯的纳米流体热管传热性能试验研究

从热管的吸液芯对传热性能的影响出发,分别对以铜材泡沫金属和丝网为吸液芯的热管进行了传热性能试验研究,两种热管的工质都为质量浓度为1％的Al2 O3纳米流体。试验结果显示泡沫金属吸液芯热管在等温性、换热系数和传热极限等方面都要比丝网吸液芯热管更好,泡沫金属吸液芯热管的传热性能要优于丝网吸液芯热管。     

水下航行器小通道内蒸汽冷凝换热计算分析

针对水下航行器用冷凝器的结构特性和使用环境,建立冷凝器中小通道内蒸汽冷凝换热过程的焓值模型,对流换热系数模型和压力模型。根据4种不同的换热系数计算式,求解对应关系式下的焓值、温度、压力和干度仿真值,并结合实验数据进行对比分析,得到在单相区采用 D-B关联式,在两相区采用 A-R关联式,计算的结果误差最小。并以此为基础,对小通道的截面尺寸进行计算分析,计算结果表明：当通道截面宽度为6 mm时,小通道具有较好的流动换热能力,为水下航行器的工程设计提供重要参考。     

6000DWT沥青船液货梯级加热系统设计

提出一种利用船舶主机余热的沥青船液货梯级加热系统,包括四个加热回路,即缸套冷却水余热提取环路、废气热油锅炉环路、燃油热油锅炉环路、沥青加热环路和相应的控制装置。该加热系统可以实现船舶主机缸套冷却水余热、废气余热的梯级利用。经过经济性计算,该系统可节省燃料60%以上,十二个航程便可收回增加的设备投资,节能效果明显。     

冰晶颗粒在极地船壳管式换热器海水管内的分布和融化特性的数值模拟研究

利用计算流体力学(CFD)方法,采用欧拉-欧拉模型和相间传热传质模型相耦合的数学模型,对冰晶颗粒在船舶壳管式换热器的单根海水管内的分布和融化情况进行研究。通过数值模拟分析冰晶在直管和U形管内的分布及融化情况。结果发现:冰晶颗粒主要集中于主流区,且主流区近壁面处比中心处多;相间传质率从壁面到主流区先增大后减小,沿流动方向逐渐增大,而对于U形管,在转弯的地方出现局部相间传质率增大。     

船舶余热梯级利用的淡水-空调复合供能系统

探讨船舶柴油机余热利用的发展潜力和当前研究现状,在此基础上根据能量梯级回收利用原则,设计一种以水/水蒸汽为单一热媒的新型淡水-空调复合供能系统,该系统包括冷却水余热回收和废气余热回收2个模块,兼具供热/制冷、制取淡水、生活用水等诸多作用。最后,对该系统进行热平衡分析,结果表明该系统可实现68.4%的余热回收量,低碳环保,节能效益显著。     

流体扰动对不同排列方式下翅片套管换热器换热性能的影响

翅片排列方式影响换热器的换热系数．以翅片排列顺序不同的错列式和直列式翅片换热器作为研究对象,采用数值分析手段,分析并比较不同翅片排列方式的套管换热器与光管换热器的换热系数．研究结果表明,翅片换热器换热系数比光管套管换热器换热系数分别提高了87.8％与98.2％,同时压降分别增加了35.1％和37.6％．错列式翅片换热器比直列式翅片换热器换热系数提高了5.2％．