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。     

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。     

高压水射流旋转喷枪除锈试验及优化

为提高高压水射流除锈生产效率,使用正交试验设计对不同射流参数加以分析,得到水射流除锈效率最高的参数组合:压力220 MPa、靶距30 mm、喷嘴直径0.4 mm。综合考虑电机功率消耗和除锈质量,对最佳参数进行优化设计,提出水射流多喷枪除锈优化方案。     

非成岩水合物组合喷嘴射流破碎规律研究

基于LS-DYNA软件，建立淹没水射流破碎天然气水合物沉积物的拉格朗日-欧拉流固耦合模型，分析射流速度、喷嘴直径和喷嘴间距等对组合射流破碎结果的影响。基于自主研制的水合物替代试样以及相关试验装置，进行淹没水射流破碎天然气水合物沉积物的试验，通过三维扫描仪得到破碎坑形貌，测量了破碎坑尺寸。研究发现：增加射流速度可有效提高射流破碎效率，喷嘴直径对射流破碎坑直径影响明显。对比喷嘴直径为3 mm和4 mm以及4 mm和5 mm射流形成的破碎坑宽度，分别增大了111.66%和123.63%；当射流速度与喷嘴直径一定，喷嘴间距在17～51 mm之间增加时，破碎坑体积先增大后减小，且存在一个最优间距；减小喷嘴直径会增加节流压耗，直径过小还会导致设备精度和寿命降低；射流采掘工具未旋转时产生的射流破碎坑会降低破碎效率和破碎坑壁面的稳定性。这项研究为组合喷嘴射流破碎水合物沉积物提供了参考和依据。     

半球形结构对船用板式换热器性能的影响

设计一系列内置不同尺寸半球形凹坑结构的V字形板式换热器板片,利用ANSYS FLUENT软件探究各型板片的换热性能。数值模拟结果表明：加入半球形凹坑结构能使换热器触点周围高速流动区域流体的流动更均匀,并明显增大较宽流道区域内流体的流动速度,提升换热器的换热性能;随着结构尺寸增加,半球形结构内部流体的流动更剧烈,流道内流体受到的扰动作用更强,流道内的温度场、速度场和压力场的增幅越来越大。综合考虑扰流结构对传热效果的提升作用和摩擦因子的增加发现,Ⅳ型板片（凹坑半径为3 mm）的传热效果最佳,与传统板片相比,其传热效率提高24%。     

铜镍合金（B30）—水热管相容性实验研究

本文阐述了铜镍合金(牌号 BFe30—1—1)-水热管的相容性的实验研究。热管在不同的工质温度下,经过一万多小时的寿命试验表明,热管运行约6500小时后,热管内部不凝性气体的产生趋于停止。不凝性气体占热管内部空间的百分比不会超过0.13％,因此 B30-水热管能够长期稳定地运行,而其传输能力不会下降。可以用于加热海水。     

海水酸化池内部流场的数值模拟与实验研究

为了提高海水电解酸化系统的酸化效率和运行稳定性,高效地提取出海水中储存的高浓度CO_2。基于流体分析软件Fluent,以三舱室海水酸化池为研究对象,建立其流场模型,对酸化池内的水流流场进行数值模拟,分析了不同的流量条件和不同的结构参数对海水流场分布的影响,探索性地研究了如何避免酸化池内不溶物沉积的产生。结果表明,只有当改变酸化池的水流流道结构,使流道与入口尺寸接近时,才能提高酸化池的畅通性,消除流场中的低速滞留区。在搭建的海水电解酸化系统流程上进行了实验,实验结果验证了数值模拟的有效性和正确性,为海水电解酸化提取CO_2酸化池的结构设计提供了依据。     

某船用柴油机SCR尿素喷射系统结构参数仿真优化

在建立的SCR系统三维仿真模型基础上,首先通过仿真性能分析,初步确定了尿素喷嘴位置、喷孔直径、喷孔数目及喷射方向等尿素喷射结构参数范围,然后采用正交试验法确定尿素喷射结构参数仿真试验方案。以NO_X转化率为优化目标,通过极差分析和方差分析得到优化的尿素喷射结构参数方案为:喷嘴与催化剂入口距离为7倍管径,喷嘴孔数为6孔,喷嘴孔径为0.6 mm,喷射锥角为30°。     

基于PumpLinx的鱼雷齿轮泵内部流场及流量特性的仿真分析

为研究转速与流体介质对齿轮泵性能的影响,运用PumpLinx软件对齿轮泵内部流场及其流量进行瞬态仿真分析,并与试验数据进行对比,分析转速与流体介质对齿轮泵内部压力场及输出特性的影响。数值结果表明:齿轮泵平均流量与试验数据吻合较好,入口流量随时间呈锯齿状波动,出口流量则呈波浪状的较小波动,而且流量脉动率随转速的增大而减小;齿轮泵内压力从低压腔呈阶梯状向高压腔过渡,且入口易因超低压而出现空化现象,导致其压力脉动率高于出口。此外,流体介质为水时的流量脉动率略低于油。研究结果为降低鱼雷齿轮泵的振动和噪声等危害提供了理论指导。     

基于PumpLinx的鱼雷齿轮泵内部流场及流量特性的仿真分析

为研究转速与流体介质对齿轮泵性能的影响,运用PumpLinx软件对齿轮泵内部流场及其流量进行瞬态仿真分析,并与试验数据进行对比,分析转速与流体介质对齿轮泵内部压力场及输出特性的影响。数值结果表明:齿轮泵平均流量与试验数据吻合较好,入口流量随时间呈锯齿状波动,出口流量则呈波浪状的较小波动,而且流量脉动率随转速的增大而减小;齿轮泵内压力从低压腔呈阶梯状向高压腔过渡,且入口易因超低压而出现空化现象,导致其压力脉动率高于出口。此外,流体介质为水时的流量脉动率略低于油。研究结果为降低鱼雷齿轮泵的振动和噪声等危害提供了理论指导。     

水下三组元动力系统燃烧稳定性实验研究

设计了应用于水下航行器热动力系统推进的OTTO/HAP/海水三组元推进剂试验系统,对不同的燃烧室压力、燃料组元比例、喷嘴压降、燃烧室转速条件下的燃烧稳定性进行了试验,观察到燃烧室压力的低频不稳定燃烧.试验表明,在推进剂流量一定情况下,较高的喷嘴压降和适当较低的氧化剂比例有利于燃烧的稳定,海水在推进剂中重量比例≥41.5%时,将会引起燃烧室压力的不稳定,(500～1600)r/min的燃烧室整体旋转不会对稳定燃烧产生影响.     

船用脱硫塔烟道喷雾脱硫模拟及试验分析

以型号MAN 9L32/40的船用柴油机额定工况下排放的烟气为研究对象,根据双膜理论建立SO_2的传质模型,通过用户自定义函数将SO_2的吸收程序导入Fluent软件中,对脱硫塔进口烟道处不同位置是否开启高效雾化喷嘴的脱硫情况进行模拟,并通过实验对模拟结果进行对比验证。结果表明,烟道处开启高效雾化喷嘴可有效提高烟气进入塔后分布的均匀性。在入口SO_2质量分数为0.002 4,3层喷淋层正常运行条件下,分别开启入口烟道左侧面和左+右的组合侧面的高效雾化喷嘴,脱硫效率分别由95%提高至96.78%,98.4%。该脱硫效率的模拟数值与试验数值相比,误差较小。     

船用增压锅炉雾化蒸汽减压装置

针对某型船用增压锅炉雾化蒸汽系统前后压差过大,易导致蒸汽压力调节器堵塞的问题,提出加装多级节流孔板减压装置的解决方案,并探索出一种适用于求解以微过热蒸汽为流动介质的三维多级节流孔板的数值模拟方法。通过对3种设计方案的流动特性和节流特性的比较得出:方案2的速度场和压力场的衰减符合流体运动规律,且在孔板进口压力不低于1.5 MPa时,可以保证雾化蒸汽的工作压力,为最佳的工程应用方案。同时,以方案2为设计依据,研制了1套节流孔板减压装置,并安装于某型船用增压锅炉雾化蒸汽系统上进行试验使用,试验结果与模拟结果的误差仅为5‰,证明了所述模拟方法的可靠性。     

潜艇通气管装置浮阀设计与机舱真空度

通气管航态是常规动力潜艇重要航态之一。在通气管航态下，由于柴油机工作以及进气管道的阻力，机舱存在着真空度，过高的真空度将对柴油机的工作和艇员健康带来不利。据对实艇的真空度试验分析得出：在进行浮阀设计时不仅要使浮阀阀盘上密封环直径与通过动力系统流体阻力计算确定的进气管道直径相匹配，而且要合理设计浮阀的阀盘行程，使之有一个合适的环形进气面积，以降低浮阀阻力，最终实现降低舱室真空度的目的。     

新型爪式水泵应用于水下航行器喷水推进上的性能分析

为研究新型爪式水泵应用在水下航行器喷水推进上的性能,对该新型爪式水泵的流场特性、不同转动角度下内泄对扬程的影响等性能进行分析。建立水泵喷水推进数学模型,并进行推力模拟试验及其影响因素分析。结果表明:新型爪式水泵在角度0°时的泄漏量最低,在角度40°时的泄漏量最高,在不同尺寸间隙下,随着角度改变,泄漏量变化趋势一致,而随着间隙的增大,内泄量增多。推力随喷嘴尺寸变化的试验结果与理论模型预测值的变化趋势一致,推力与喷嘴直径呈负相关关系。随着航行器航行速度的增加,喷水速度增大,且增大的幅度会比航行器航行速度的增加量大。     

加气喷嘴优化设计数值仿真

为了提高管道输送效率,让空气与泥浆在管道内部均匀混合,需要设计能量损失小、混合效果好的加气喷嘴,为此建立喷嘴几何模型,利用CFX软件模拟内部流场,计算不同螺旋管道直径和螺距条件下的混合效率和能量损失,对比分析喷嘴效果,得到喷嘴的最佳螺旋管道直径和螺距。     

基于CFD的固液两相流管道压力数值研究

管道排沙时泥沙和水组成的固液两相流在管道中流动时会挤压管道进而对管道产生压力,管道压力大小和分布受到管道布局、入口流体流速、泥沙浓度以及管道内径的影响。利用计算流体力学CFD软件,对不同情况下管道内部流场进行了数值模拟,得到了管道内部压力场分布。结果表明:管道转角凸壁面压力在管道整体压力最大,管道最大压力随着水流、含沙率和管道转角的增大而增大,随着管道内径的增大而减少,因此工程中在满足排沙效率情况下应尽量减少水流流速、增加管道管径和合理地减小管道转角从而降低管道排沙过程中的最大静压力。     

真空喷丸除锈机

一、结构及原理真空喷丸除锈机系由喷丸系统和自动回收系统组成。其结构见图1。喷丸系统原理与一般“密封室”内压力喷丸原理相同。当设备工作时,先开启引射器阀1,上室和枪体外层处于真空状态。再开启喷丸进气阀6,压缩空气的一路进入气动阀11,使阀体上升,以封住回收室和储丸室之间的孔道;同时使储丸室内充压(因阀套与阀塞之间有较大的空隙)。当储丸室内的压力与进气管内的压力平衡时,压缩空气就从喷丸气流连接胶管中引出,作喷丸之用。开启出丸阀9,储丸室的钢丸被压出,然后被喷丸气流带走。高速气流与钢丸混合后,经喷丸胶管8、喷嘴13、锥形喷管14,最后喷射在需要除锈的钢板上。自动回吸系统采用气力引射器,以使回收室内达到高度真空。当开启引射器阀1时,引射器开始工作,回收室内达到真空。回收室通过软性弹簧橡胶回收管12与喷枪相连结,将喷射到钢板上的高速气流与钢丸连同冲下的铁锈一起吸入回收室。钢丸积存在室内,灰尘则从引射器中抽出,由排气胶管排于室外,或通入滤尘器。     

压力式喷嘴在压力脉动下性能的研究

以机械压力喷嘴为研究对象,应用VOF模型对脉动压力下的喷嘴内部流场进行了数值模拟,分析了喷嘴在脉动压力下的流量、雾化角等特性。结果表明：脉动压力下瞬时流量和雾化角呈现相同频率的脉动,且平均流量基本在设计流量附近。流量的振幅随脉动频率的变化,呈现出先增大后减小的趋势,并在400Hz时达到最大值;入口压力与出口流量的相位差随频率的增大而增加,且近乎线性关系,脉动压力的幅值对相位差影响不大。     

船舶SCR系统陶瓷催化-过滤器烟气正向流动状态仿真与结构优化

为提高陶瓷催化-过滤器的工作性能,对陶瓷过滤器形状与过滤速度之间的关系进行研究,对不同止端直径的陶瓷过滤器内烟气正向流动状态进行仿真,计算不同止端直径下的外表面径向速度数据方差。仿真结果表明:锥形陶瓷过滤器的外表面径向速度沿轴向分布比烛状的更为均匀,当止端直径为40 mm时,速度波动最小,更有利于烟气的正向均匀流动。此外,对引射器和陶瓷过滤器的结构进行改进优化,运用Fluent软件和数据拟合方法对延长引射器扩张段和增加速度突增部分的陶瓷厚度2种方案进行分析,结果表明两种优化方法各有利弊,所以决定将两种优化方法结合使用。