蒸汽管网水力热力联合计算数学模型及应用方法的研究

利用连续性方程、动量方程和状态方程建立了蒸汽稳定流动数学模型,并简化求解得出了压降计算公式,建立了蒸汽管网水力热力联合计算数学模型,通过反复迭代校正管段流量、管段平均密度和定压比热容的方式,使水力和热力计算吻合在一起,采用管网热力模型与管网水力模型相联系的节点方程法求解节点温度与节点压力。蒸汽管网水力和热力联合计算的方法,提高了计算精度,基于VC 6.0编程工具编制了蒸汽管网水力热力计算分析系统,实现了管网计算的界面化操作。并以实际蒸汽供热管网为例,对管网的水力、热力工况进行了全面的计算,计算结果与实际运行结果比较表明,该方法可以用于指导工程实践。     

船舶管网系统水力特性研究及其应用

船舶管网系统水力特性是水力计算、系统调试、系统优化设计的理论基础。借助图论这一数学工具,建立了管网系统水力特性的数学模型。在该模型的基础上,利用逐渐增加管网系统回路并逐步迭代计算新增回路阻力系数和流量的思想,提出一种无需给定迭代初值的管网水力计算方法,通过对实船压载水系统进行实时仿真计算,验证计算方法的有效性;提出了一种管网系统调试方法,利用滑油管网系统调试,验证了该方法的合理性。     

船舶主机热力系统建模及分析

以某远洋船舶主机的热力系统为研究对象,将船舶主机热力系统简化为4个子系统,利用工程热力学及传热学的相关理论,对主机热力系统的具体设备进行热力学分析。通过Matlab中的Simulink工具分别建立热力系统中具体设备的仿真模型,并用模块化建模方法在具体设备模型基础上构建子系统模型,然后通过子系统之间的热力耦合关系组成船舶主机热力系统的整体模型,获取热力系统网络关键节点的流量、压力、温度和热交换量值,从而能够预测出在各种工况下,主机热力管路系统关键节点流体特性。     

水管路系统低噪声配置研究

管路系统的水力功能和振动噪声性能相互影响皆为设计目标。舰船领域中冷却水管路系统长期开启,管路系统振动及船外辐射噪声受到关注。为实现船外辐射噪声的控制,有必要建立水力和声学的协调设计技术。文章以低噪声配置原则为管路系统设计指导,基于复杂水力管网计算方法进行管系合理配置,基于管系等效水梁及管系—船体声固耦合整体建模方法进行振动及船外辐射噪声计算评估,形成了水力与声学协调的管路系统低噪声配置技术流程。以典型冷却水管路系统为对象,初步测试验证了配置原则和计算方法。     

水管路系统低噪声配置研究（英文）

管路系统的水力功能和振动噪声性能相互影响皆为设计目标。舰船领域中冷却水管路系统长期开启,管路系统振动及船外辐射噪声受到关注。为实现船外辐射噪声的控制,有必要建立水力和声学的协调设计技术。文章以低噪声配置原则为管路系统设计指导,基于复杂水力管网计算方法进行管系合理配置,基于管系等效水梁及管系—船体声固耦合整体建模方法进行振动及船外辐射噪声计算评估,形成了水力与声学协调的管路系统低噪声配置技术流程。以典型冷却水管路系统为对象,初步测试验证了配置原则和计算方法。     

油船货油舱蒸汽加热系统设计及相关技术应用

为了提高船舶蒸汽系统的经济性,分析加热方式,从选型和布置方法的角度进行系统设计,介绍加热量计算、材料选择、长度及分组、管路连接、疏水阀选型和管路补偿等方面的处理,该系统有效地减少了不必要的蒸汽能耗,延长了系统的使用寿命。     

船舶主汽轮机撤汽管路系统撤汽性能分析

为提高船舶主汽轮机的机动性和热力系统汽水稳定循环特性,明晰船舶主机撤汽过程中撤汽系统性能,以某船主汽轮机撤汽管路系统为原型,基于船舶蒸汽动力系统设计经验分析主汽轮机撤汽系统运行机理,利用CFD数值模拟的方法计算主机撤汽管路系统压力场和流速场的稳态变化特性,结果表明,在主机撤汽过程内,撤汽流速逐渐增大,撤汽温度略有升高,撤汽湍动能和壁面剪切应力快速升高,撤汽压力不断降低,撤汽流量不断升高,由此判定船舶主机撤汽方法满足主汽轮机机动性和热力系统的性能要求,供实船蒸汽动力系统设计参考。     

蒸汽动力船舶疏水系统设计北大核心CSCD

蒸汽动力船舶疏水系统的合理设计对提高热力系统的经济性以及保证设备的安全运行至关重要,针对鲜有文献对其设计进行论述的现状,从疏水系统设计需求出发,在蒸汽系统吹除工况分析的基础上,提出蒸汽系统疏水量的计算方法和系统凝水去向设计原则。通过对多种疏水器性能进行比较,得出热动力疏水器适用于蒸汽系统吹除工况。在对某型船舶疏水系统问题总结的基础上,提出了疏水系统的布置方案。通过较好实现某型船舶疏水系统功能,验证了该疏水系统设计方法的合理性。     

蒸汽动力船舶疏水系统设计

蒸汽动力船舶疏水系统的合理设计对提高热力系统的经济性以及保证设备的安全运行至关重要,针对鲜有文献对其设计进行论述的现状,从疏水系统设计需求出发,在蒸汽系统吹除工况分析的基础上,提出蒸汽系统疏水量的计算方法和系统凝水去向设计原则。通过对多种疏水器性能进行比较,得出热动力疏水器适用于蒸汽系统吹除工况。在对某型船舶疏水系统问题总结的基础上,提出了疏水系统的布置方案。通过较好实现某型船舶疏水系统功能,验证了该疏水系统设计方法的合理性。     

船舶压载水系统有限元仿真模型研究

利用有限元方法,基于流体力学基本原理建立了船舶压载水系统的仿真模型。压载水系统仿真模型包括管路子模块和稳性调节子模块。在管路模块中,利用有限元的方法将整个管路划分为有限个管元和节点,根据流体力学基本原理建立起总体管网的矩阵方程式,从而计算出整个管网中所有节点的压头值和每个管元中的流量值。在稳性调节模块中,利用小倾角公式,计算出船舶的稳性参数横倾角和纵倾角。在建立的仿真模型的基础上,实现了船舶压载水系统调节过程的仿真。仿真结果表明,建立的仿真模型可以实时反映出船舶压载水系统的调节过程。     

基于图论的船舶海水冷却管网水力特性

船舶海水冷却管网系统内流体具有复杂的流动状态,随着雷诺数及相对粗糙度的变化,不同工况下层流、紊流和过渡流等流动状态都可能存在。为了精确描述管网内流体流动状态,提高海水冷却管网计算精度,本文提出采用"变流阻系数"迭代法,在计算过程中动态更新系统网络各分支管路的阻力系数。本文的理论计算基于图论理论,在Matlab软件中编程实现。理论计算与试验结果对比表明,二者具有较好的一致性。研究发现利用"变流阻系数"网络解算算法对船舶海水冷却管网进行水力分析,可以大大减小解算误差,提高解算精度。     

机舱管路的自动布置

一、前言船舶机舱中的管路分布密集,曲形复杂,若由人工布置管路,则工作量颇大,故尤其需要应用电子计算机自动布置管路。本文阐述PCPS系统中的管路自动布置方法。我们研制的船舶管路程序系统PCPS(PipeComputer Programming System),是一个将电子计算机应用于船舶管系施工设计的程序系统,它具有自动设计、设计检验、自动绘图、零件计算及提供生产管理信息等五个功能。自动设     

基于ANSYS的高精度管路系统抗冲击仿真方法及试验验证

针对船舶管路系统抗冲击性能仿真方法精度不足的问题,研究用于舰船管路系统的高精度抗冲击仿真方法。采用ANSYS有限元实体建模技术、冲击时域分析法对空间管路系统抗冲击性能进行研究,搭建管路系统抗冲击试验平台,对不同冲击载荷下管路系统的抗冲击性能进行试验验证,最后以舰艇典型管路系统为算例,研究三向冲击载荷作用下舰船管路的抗冲击性能。研究给出了基于接触单元、弹性约束、实体附件单元等高精确的管路建模技术,提出了船舶管路抗冲击时域仿真流程。研究表明,采用时域分析法和实体建模技术满足抗冲击仿真高精度的要求,舰船空间管路系统的横向抗冲击性能较差,法兰、直角弯管处、连接支管处等部位为管路系统薄弱结构。根据仿真结果,文章还提出了一系列用于工程实践的管路优化布置方法。     

自升式钻井平台海水系统优化设计

自升式钻井平台的海水管路系统较传统船舶繁复,平台中相关设备布置分散,对海水的需求工况差异大,一般的管路系统设计计算方法已无法满足设计要求。采用AFT流体分析软件,针对钻井平台的整个管网系统的设备供水点,结合各种工况及相应的技术要求,初步设计管网系统的流量分配,进行流体平衡分析,对流量不足的供水点进行优化设计并验证,取得符合相应设备对应工况需求的流量分配。AFT软件深化了钻井平台海水系统的设计流程,提高了工效并节约工程成本。     

船舶回汽制动对主蒸汽系统运行特性的影响

基于实际船舶蒸汽动力系统运行机制,解析船舶回汽制动过程,利用CFD方法计算正车工况下主蒸汽系统管路速度场和压力场的稳态分布规律;拟合并引入基于二次程序开发的正倒车回汽流量模型作为动态计算边界条件,动态计算分析回汽制动过程蒸汽流量变化对主蒸汽系统的影响。结果表明,在回汽制动过程中,蒸汽分配箱、正车供汽管及倒车供汽管的最大压降满足主汽轮机操作规范要求。     

基于变流阻系数的船舶海水冷却管网水力特性研究

准确计算管网摩阻系数,对具有复杂流态船舶流体管网的优化设计、运行、管理及工作特性实时调节和准确计算都有重要意义。本文提出采用“变流阻系数”方法,在计算中实时更新任意迭代时步的各管网分支流阻系数,基于图论理论,在MATLAB软件中编程实现。理论计算与实验结果进行了对比,两者具有较好的一致性。研究发现,相比定流阻系数方法,利用变流阻系数网络解算算法对船舶海水冷却管网进行水力分析,可以大大减小解算误差,提高解算精度。     

区域冷却系统流量平衡技术

针对船舶区域冷却系统的变流量特性,引入区域冷却系统流量平衡技术,给出了一种利用静态平衡阀和流量调节阀进行静态、动态水力平衡的控制方法和控制策略。结合某船情况,进行区域冷却系统设计,针对典型区域,进行区域冷却系统仿真计算,确定管网调节部件的关键参数。搭建区域冷却系统典型试验台架,对典型管路开展水力平衡控制试验,验证流量平衡控制的有效性和系统设计方法的正确性。     

船舶中央冷却系统水力管网动态模拟

通过对船舶中央冷却系统水力管网特点的分析,提出了应用SIMPLE算法进行其水力管网动态模拟的方法,并将该算法应用于实际船舶水力管网的计算中。采用的是时间渐进的方法,所有时间步的结果反映了管网流动的动态特性。该算法无需复杂数学理论,逻辑简单,算法明了,易于理解且容易编程实现,并具备良好的收敛性。     

船用海水冷却管路冲击响应计算

为研究船用复杂管路系统的抗冲击性能,以推进柴油机海水冷却管路系统为研究对象,建立完整的管路模型,包括对管路附件、连接设备及支、吊架的模拟。为分析管内液体对管系抗冲击性能的影响,采用折算流体体积法和考虑流固耦合的ALE算法进行计算对比,得出液体影响折算系数。研究结果表明：计算时应根据管径对液体的影响系数进行折减;管路系统在弯头与三通处易产生塑性变形;垂向冲击载荷作用下垂直弯头的响应远大于水平弯头。     

船用海水冷却管路冲击响应计算

为研究船用复杂管路系统的抗冲击性能,以推进柴油机海水冷却管路系统为研究对象,建立完整的管路模型,包括对管路附件、连接设备及支、吊架的模拟。为分析管内液体对管系抗冲击性能的影响,采用折算流体体积法和考虑流固耦合的ALE算法进行计算对比,得出液体影响折算系数。研究结果表明:计算时应根据管径对液体的影响系数进行折减;管路系统在弯头与三通处易产生塑性变形;垂向冲击载荷作用下垂直弯头的响应远大于水平弯头。