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。     

单效热压缩海水淡化系统变工况特性分析

通过建立单效热压缩海水淡化系统的热力学计算模型,计算分析了对于一定设计条件下的海水淡化装置,当给水温度和冷却水流量等运行工况的改变时对系统性能的影响,计算结果表明,当给水温度偏离设计值时,系统性能降低;通过调节冷却水流量,可以提高系统的运行性能,给水温度低于设计值时,降低冷却水流量可以提高系统工作性能,冷却水流量降低到一定值时,系统工作性能达到最佳;给水温度高于设计值时,提高冷却水流量可以获得高的系统性能,当冷却水流量提高到一定值时,系统性能达到最高点.     

某船舷侧排气系统异常喷淋故障分析与解决

某船舷侧排气系统实船应用中出现异常喷淋故障,在分析系统功能组成及工作原理的基础上,深入分析系统各工作环节控制逻辑,找出异常喷淋故障的原因并通过故障再现进行验证。通过改进控制逻辑解决故障,优化系统设计,并对舷侧排气系统装船应用提出建议。     

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。     

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。     

轨道发射器喷淋冷却特性评价指标及影响因素研究

轨道发射器模拟小车发射中轨道会产生大量的焦耳热和摩擦热,冷却散热措施是系统设计的重要内容之一。在深入剖析冷却效果和绝缘性能与措施中的参数变量喷水时间、喷气压力、喷气时间、喷水流量的变化趋势和敏感度的基础上,引入层次分析法评价优选出了表面喷淋冷却综合效能最优方案。为减少主观因素的作用,利用基于AHP-模糊数学理论对该方案进行检验,进一步证明了该方案是最优方案的判断。     

低速柴油机变流量冷却方法的研究

根据低速柴油机的输出功率,采用变冷却水流量的方法对气缸套进行冷却可有效控制气缸壁内表面的温度,从而改善低速柴油机的工作性能.研究了实现变流量冷却的具体方法,并通过水力计算和实验对所提出的方法进行了验证.其结果表明:目前大多数低速柴油机缸套冷却水系统的设计违背了变流量冷却的宗旨;采用合适的节流装置以及合适特性的三通阀可实现变流量冷却;采用等百分比特性的三通阀和合适的节流装置是实现变流量冷却的较好方法.     

发动机排气喷雾降温数值模拟与影响因素分析

针对发动机排气喷雾降温问题,基于气-粒两相流理论建立了排气系统内喷雾降温的数学模型,用计算流体动力学方法进行数值模拟,揭示雾滴运动规律和排气降温规律,分析喷雾参数对发动机排气喷雾降温效果的影响。研究发现,喷雾流量、喷雾锥角和雾滴平均直径对排气喷雾降温的影响较大,雾滴的初始温度、最大直径及其尺寸分布的均匀度指数等因素对排气喷雾降温影响较小;提高发动机排气喷雾降温效果,需要将雾滴尺寸控制在一定的分布范围之内,而不能一味减小雾滴平均直径。数值模拟结果与实验结果符合较好。     

水介质复合消声器传递损失特性分析

为了降低水介质管路系统的低频噪声以及更加准确地预测水介质消声器传递损失,设计一种水介质复合消声器,使用结构声耦合数值模型分析消声器的声学特性。计算壁厚为150 mm的穿孔管消声器传递损失,并与刚性条件下的数值结果进行比较,验证方法的正确性;研究弹性腔壁与水介质的耦合作用以及不同结构参数的穿孔管和内插管对消声器传递损失的影响。数值研究表明：复合消声器的消声效果相较于传统的穿孔管消声器有较大提升;降低腔壁材料的弹性模量会使结构声耦合效应增强,低频消声性能得到提高;增加腔壁材料的阻尼系数,通过频率处的消声效果得到提高;减小腔壁壁厚有利于低频消声效果的提高,但不利于宽频范围的消声性能;复合消声器内加入内插管后,消声效果在较大频率范围内得到提升;改变穿孔管的结构参数,对低频消声效果影响不大。     

十字隔板相对刚度对舷侧结构碰撞性能的影响

双层舷侧内外壁板之间十字隔板相对刚度对船体舷侧结构的碰撞性能影响很大.通过对船舶碰撞动力学特性的分析,合理地简化了计算模型,并引入了相对刚度的概念,采用改变十字隔板厚度来改变结构相对刚度的办法,进行了系列仿真试验.结果发现,十字隔板相对刚度会限制舷侧结构变形损伤模式,以至于显著地影响到整个舷侧结构的损伤变形、碰撞力及能量的吸收与转换,尤其是最为关键的舷侧内板的损伤与之关系密切.通过合理地调整十字隔板的相对刚度,在一定程度上可以实现对舷侧结构碰撞性能的优化设计,为船舶舷侧耐撞性设计提供依据.     

导弹舱室固体火箭发动机意外点火的喷雾降温数值模拟

为防止舰船导弹舱室内固体火箭发动机发生意外点火,避免出现火灾事故,对导弹舱室内固体火箭发动机意外点火的燃气流场进行数值模拟,并基于组分输运和DPM离散相喷雾模型对导弹舱室内的喷雾降温效率进行耦合计算。然后,通过改变喷嘴组合位置、喷嘴数量、喷雾强度、雾锥角和水温研究相关因素对导弹舱室喷雾降温效率的影响。结果显示：在喷雾降温作用下,导弹舱室内的温度快速下降,温度在3s内可下降至400K以下。但是,射流冲击区的降温却不理想,且导弹舱室的底板还需要特殊的热防护措施。同时,考虑到火源的随机性,喷嘴应尽可能均匀布置,数量不宜过少且雾锥角应较大,以提高降温效率。然而,当喷雾强度增大至一定程度后,若再继续增大,降温效率的提高却不明显。研究表明,采用所提喷雾降温数值模拟方法对导弹舱室内固体火箭发动机的意外点火情况进行降温和防控均有效可行。     

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.     

船舶主机废气余热温差发电的数值模拟与试验研究

为了对船舶柴油机废气余热加以利用以达到船舶节能和减少碳排放的目的，结合船舶余热的特点，开展了船舶余热温差发电的数值模拟与实验研究。采用CFD方法完成了实验装置相关参数的选择后，进一步对温差发电装置的换热过程进行模拟，并通过实验验证了模拟的正确性。最后，以MAN/B＆W41V32/40式船舶主机为研究对象，对其废气余热温差发电的性能进行了评估。结果表明，在热端平均温度为500 K，冷端平均温度为310 K，冷却水流速为10 m/s的工况条件下，设计安装的1764片温差发电片输出总功率理论上可达31.75 kW。     

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。     

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。     

基于鳍片式热电模组的船舶柴油机废气余热利用及其影响因素分析

摘 要：设计了一种鳍片式热电转换模组,并将其应用在船舶柴油机废气余热回收系统中,通过理论和实验,分析鳍片式热电转换系统的影响因素。结果表明：当柴油机负荷为75%,热电晶片总数为1428,排气温度550K 时,设计的鳍片式热电模组发电功率为6.72kW,热电转换效率可达5.42%。排气温度、冷却水温度以及柴油机负荷都会影响热电转换系统性能。随着柴油机负荷的提高,热电转换系统发电功率和转换效率也随之增大,但负荷在75%之前增大的幅度大于从75%~100%的负荷。热电模组鳍片数量会影响转换系统的热端温度和传热量,在条件允许范围内,可通过增加鳍片数目,提高废热回收效率。     

高速船用汽油机缸盖水套CFD分析及优化

本文以某高速船用汽油机气缸盖做为研究对象,利用CFD软件对气缸盖内冷却液流动及传热过程进行流固耦合模拟,分析并评价了该汽油机气缸盖的冷却性能,并针对冷却水套缸垫上水孔提出优化方案。结果表明：气缸盖温度分布不均匀,最高温差约137K,缸盖水腔局部区域流动分布较差,鉴于此,本文依据正交设计方法提出了9种对缸垫上水孔尺寸及位置的优化方案,对比改进后的气缸盖温度场、流场结果,选择出最佳改进方案;改进后,水套内冷却液流动更好,冷却性能得到了改善,有效的降低了气缸盖壁面的温度。     

水管路消声器声阻抗测试技术研究

文章简要介绍了水管路消声器声阻抗的测试方法,对两端不对称的管路元件—水消声器的四个声阻抗参数进行了测试研究。试验结果显示符合声阻抗变化规律,验证了传递声阻抗的互易性。表明管路元件声阻抗测试方法与试验装置可应用于消声器的声阻抗测试。     

排气消声器声学性能计算

为了考查三维波对消声器声学性能的影响，分别使用一维和三维方法计算消声器的传递损失，并同现有的实验结果进行比较。结果表明，一维理论只适用于截止频率以下的低频计算，而三维有限元法能准确计算任意频率下消声器的声学性能。