船用燃气轮机排烟温度场分析与优化

为进一步提高船用燃机排气引射器的工作性能,降低红外辐射,以某型船用燃机排气系统为研究对象,采用数值模拟的方法对船用燃气轮机排气系统在不同工况下的工作性能进行数值模拟研究,获得各工况下燃气轮机排气系统出口处的温度场.在此基础上,分析主喷口面积和侧壁窗口面积对排气系统出口温度分布的影响.研究结果表明,随着主喷口出口面积的逐渐减小,引射系数和总压损失都有所增加,排气室侧壁窗口面积的增加会增大整个装置的引射系数,但变化幅度低于主喷管出口面积变化造成的影响.     

MSF海水淡化装置喷射器性能分析

结合蒸汽动力函数和热力学分析方法,建立蒸汽喷射器的数学模型,分析最佳引射系数的影响因素,引射系数随混合蒸汽出口压力的关系及引射压力随工作蒸汽压力和混合蒸汽出口压力的关系。分析指出,工作条件一定时,最佳引射系数是固定值;在达到极限值前,引射系数随混合蒸汽出口压力的增大而降低,达到极限值时,引射系数不随出口蒸汽压力的变化而变化;引射压力在设计范围内随工作蒸汽压力的升高而降低,随混合蒸汽出口压力的升高而升高。     

船用燃气轮机排气引射系统的数值模拟及实验研究

主要对船用燃气轮机排气引射器进行数值模拟,通过改变排气引射系统的结构来提高引射系数.根据计算结果对改进前后两种引射系统的总压,静压分布及引射性能进行分析并利用实验进行验证,结果表明计算结果与实验测量值吻合良好.     

组合涡诱导结构对某型燃烧室性能影响的分析

为解决某型燃气轮机间冷改造后环形燃烧室在高容热强度下燃烧效果不理想的问题,提出组合涡诱导结构,并通过数值模拟,研究该结构中的主要结构参数(波瓣高宽比、波瓣数和波瓣长度)对燃烧室性能的影响规律。结果表明:1)组合涡诱导结构可以明显改善高容热强度下的燃烧性能,具有较好的应用前景;2)随着高宽比的增加,燃烧效率逐渐降低,总压损失系数基本保持不变;3)随着波瓣数的增加,总压损失系数、出口平均温度和NOx排放均逐渐增大;4)随波瓣长度的增加,燃烧效率、NOx排放和出口平均温度均逐渐增大,总压损失基本保持不变。上述结论可为后续该型号燃气轮机燃烧室的数值计算和设计提供参考。     

组合涡诱导结构对某型燃烧室性能影响的分析

为解决某型燃气轮机间冷改造后环形燃烧室在高容热强度下燃烧效果不理想的问题,提出组合涡诱导结构,并通过数值模拟,研究该结构中的主要结构参数(波瓣高宽比、波瓣数和波瓣长度)对燃烧室性能的影响规律.结果表明:1)组合涡诱导结构可以明显改善高容热强度下的燃烧性能,具有较好的应用前景;2)随着高宽比的增加,燃烧效率逐渐降低,总压损失系数基本保持不变;3)随着波瓣数的增加,总压损失系数、出口平均温度和NOx排放均逐渐增大;4)随波瓣长度的增加,燃烧效率、NOx排放和出口平均温度均逐渐增大,总压损失基本保持不变.上述结论可为后续该型号燃气轮机燃烧室的数值计算和设计提供参考.     

轮廓度误差对超声速压气机叶栅气动性能的影响

[目的]旨在评估轮廓度误差对压气机气动性能的影响,并为叶片鲁棒性设计提供参考。[方法]建立单峰值轮廓度误差分布数学模型,采用数值模拟方法,研究压力面和吸力面不同轮廓度组合误差对超声速压气机平面叶栅气动性能的影响。[结果]结果表明：吸力面轮廓度误差分布是影响叶栅总压损失的关键因素,随着吸力面轮廓度峰值误差位置向下游移动,总压损失系数逐渐降低;压力面和吸力面误差分布对气流折转角和静压升系数的影响趋势相反。对较低来流马赫数的叶栅,吸力面误差对气流折转角和静压升均起主导作用;对较高来流马赫数的叶栅,压力面误差对气流折转角和静压升影响明显。激波位置和激波强度、激波后扩张通道的流道型线综合决定了叶片表面和叶栅流道内的流动状态,使得近吸力面侧流动损失增大,近压力面侧流动损失减小,其综合效果决定了叶栅损失、气流折转角和静压升的变化。[结论]结果对指导跨声速压气机设计、加工和超差审理均具有重要意义。     

船用跨临界CO_2引射制冷系统动态性能研究

针对船用跨临界CO_2两相流引射制冷系统建立动态模型,模型中蒸发器采用移动边界模型,气冷器采用集总参数模型,引射器使用1-D恒压混合模型。通过Matlab计算动态模型,分析系统各参数在压缩机转速、膨胀阀开度及引射器尺寸阶跃扰动下的动态响应。模拟结果显示系统对压缩机转速变化更加敏感,系统参数耦合作用强,并且动态响应中存在逆向响应。本文研究为控制器设计提供了依据和指导。     

船用跨临界CO2引射制冷系统动态性能研究

针对船用跨临界CO2两相流引射制冷系统建立动态模型,模型中蒸发器采用移动边界模型,气冷器采用集总参数模型,引射器使用1-D恒压混合模型。通过Matlab计算动态模型,分析系统各参数在压缩机转速、膨胀阀开度及引射器尺寸阶跃扰动下的动态响应。模拟结果显示系统对压缩机转速变化更加敏感,系统参数耦合作用强,并且动态响应中存在逆向响应。本文研究为控制器设计提供了依据和指导。     

船用排气引射装置计算及优化改进

船用燃气轮机在箱装体中运行时,工作温度高、燃机表面散热量大导致箱装体内温度很高,影响箱体内电控元件及各附件的正常工作,也不利于工作人员的安全,因此船上广泛采用排气引射的方法对箱装体内进行通风冷却。本文以某型船用排气引射装置为原型进行了数值计算,发现引射系数小于10%,不满足冷却通风要求。首先对引射器进行一维计算并确定其最佳结构尺寸,然后结合船上实际安装布置情况,对改进的排气引射装置进行三维流场优化计算。结果表明,优化改进后的结构引射系数提高,满足设计要求,同时为后续的结构设计提供了重要的参考。     

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。     

船舶特种细水雾灭火系统中的微差全引射技术研究

为实现新型的船舶特种细水雾灭火技术,特提出并深入研究了微差全引射技术。另外,还建立了一套专用的引射器多级试验装置,进行了大量的试验和理论分析,得出了微差全引射技术中引射器串联级数的确定方法、系统全压缩比在各级间的分配方法、各级喷射器类型的选择原则、设计点的确定原则以及主要关键尺寸的计算方法。     

船舶真空海水淡化装置引射器喷嘴直径对引射特性影响研究

采用Fluent软件对不同喷嘴直径对船舶真空海水淡化装置引射器性能的影响进行了数值模拟,结果表明当喷嘴直径与混合室直径之比为0.4324时,引射器性能最佳、经济效益最好。同时加工了液-汽引射器实物模型进行了验证试验,结果与数值模拟结果相符。     

燃气轮机进气系统过滤结构数值模拟

针对某型燃气轮机陆上试验的进气系统,布置不同过滤结构模型,采用CFD数值模拟计算方法,分析了三种过滤结构对进气系统流场、燃机进口空气速度均匀性、总压损失等参数影响。结果表明：在低进气流量下,过滤结构产生的总压损失占据主导位置,随着进气流量的增加,进气室稳压室向燃机进口直管收缩产生的压损更为明显。两侧分布式过滤结构降低了燃机进口空气速度的不均匀度,并有效降低了总压损失。     

不同滤清装置布置形式下进气系统气动性能研究

本文以船舶燃气轮机进气滤清装置的布置形式为研究对象,利用多孔介质边界条件结合进气滤清装置阻力特性,解决了进气系统三维数值模拟时不同流速条件下总压损失不能直接确定的问题。模拟了滤清装置的常规布置形式与三角形和梯形布置形式下的进气系统全流场,确立了总压损失与通流面积比的关系。对比分析相同通流面积不同滤清装置布置形式下的总压损失,得到了布置参数与总压损失的关系。研究结果对于进气系统总体设计与性能优化具有一定的参考价值。     

钢板与砂泥岩混合填土接触面力学特性试验研究

基于直接剪切试验原理,研究了钢板与砂泥岩混合填土接触界面的剪切力学特性。试验中,钢板采用Q235钢材制作;砂泥岩混合土料采用弱风化砂岩和泥岩的破碎颗粒料按照5种不同的颗粒级配曲线以质量比8∶2配制。试验结果表明,钢板与砂泥岩混合填土接触界面的剪切应力-位移曲线可用双曲线拟合;抗剪强度可用摩尔-库伦强度准则来描述;抗剪参数粘聚力值随土体特性粒径d10,d30,d50,d60,d90的增大呈先减小后增大的抛物线型变化;摩擦角值随土体特性粒径d10,d30,d50,d60,d90的增大呈先增大后减小的抛物线型变化;粘聚力和摩擦角与土体不均匀系数和曲率系数的相关性不明显。     

耙吸式挖泥船高压冲水装置的数值模拟及水力优化

耙吸式挖泥船可利用耙头上的高压冲水装置有效提高疏浚作业的工作效率,现有高压冲水装置管路的设计仍不完善,一些结构亟待优化。采用数值方法对某高压冲水装置进行三维建模、模拟计算和分析,发现耙头内的高压冲水管路中存在较多漩涡流,水力损失较大,导致耙头施工时达不到理想的出口总压,影响效率;针对这些问题,通过使用渐变管、圆倒角等方式改善管内流动。结果表明,优化后的耙头高压冲水管路阻力损失减少,射流水速更高,冲水总流量提高约3%,出口总压增大,破土能力提升,从而提高疏浚作业的效率。     

规则波作用下挡浪板式防浪墙波浪力研究

通过物理模型,对挡浪板式防浪墙的波浪力进行研究。研究表明:规则波作用下挡浪板式防浪墙的水平波浪力和浮托力随时间变化呈双峰现象,水平总波浪力与浮托力随波高、水深的增大而增大,随波坦的增大先减小后增大;挡浪板式防浪墙挡浪板倾角的不同不影响波压力的分布规律,相同工况下,波浪力随倾角的减小而增加。据此,得出不同倾角下水平波压力换算系数公式,并对工程设计提出相应建议。     

带进气畸变的船用离心风机特性研究

针对船用空调器中的新回风混合畸变对风机性能的影响进行了研究,搭建了模拟试验台,并采用CFD数值模拟分析了不同混合长度、不同风量比对船用离心风机的影响,提出了综合雷诺数、水力半径和混合长度预测混合畸变压力损失数学模型。结果表明,在来流畸变情况下,风机气动效率平均降低6.5%,压力降低约200 Pa;总风量保持不变的情况下,在风量比为5时,风机性能最高,随着风量比继续变大,风机特性近似保持不变。研究结果为空调器风机设计选型时考虑进气畸变的影响提供参考。     

船用蒸馏海水淡化装置二级引射器数值模拟与试验

船用蒸馏海水淡化系统常因蒸馏器内压力不均匀造成产水率下降,二级双吸口引射器可通过调节吸口之间真空度来平衡蒸馏器内部的压力,以消除这种影响。引射器内真空度的直接影响因素为喷嘴尺寸与工作流体入口压力。本文通过引射器的两级喷嘴尺寸对引射真空度的影响试验,得到最佳喷嘴尺寸组合为一级喷嘴直径15mm、二级喷嘴直径18mm。在最佳喷嘴组合下,运用Fluent软件对不同工作流体入口压力下引射器内的速度场和压力场进行数值模拟,结果表明当工作流体压力为0.14MPa时,引射器效率最高、节能性最好,验证试验与模拟结果吻合较好。     

改善舰船主汽轮机排汽缸设计的探讨

一、前言排汽缸的气动性能习惯上用能量损失系数ζ_n来表示,其含义为排汽缸进口总压P_(01)和出口静压P_2之差与进口动能K_(1t)=ρC_2~2/2(其中ρ和C_2为排汽缸进口汽流的密度和速度)之比,即: