无轴轮缘推进器流热耦合研究

无轴轮缘推进器将永磁电机与螺旋桨集成一体，螺旋桨旋转时对电机电磁损耗与流场换热特性产生影响，进而改变各部分的温度分布。采用有限元法（FEM）计算推进电机的电磁损耗，采用有限体积法（FVM）建立流体场和温度场仿真模型，对推进器的电磁-流-热耦合问题进行仿真分析。通过对比仿真和试验结果，验证了流热耦合仿真方法的有效性。在此基础上，推导了螺旋桨转速与集成电机的损耗关系，并利用仿真模型分析了在不同进速系数、不同转速、不同间隙下推进器电磁损耗及流体场对推进器散热的耦合影响。结果表明，外域水流对推进器的温升影响较小，当间隙流速达到一定程度时散热减缓；推进器螺旋桨转速与集成电机电磁损耗存在幂次方关系；推进器主要靠间隙流体的流动带走热量，间隙大小会影响推进器散热，应合理选择推进器间隙尺寸。     

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%。     

低压断路器主回路温度场仿真分析

分析了低压断路器主回路的热传递数学模型。根据动静触头的接触电阻建立了导电桥模型。基于流体相似理论和Stefan-Boltzmann定律,简化了断路器表面散热系数计算方法。考虑外接导线的散热作用,用三维有限元ANSYS软件对额定电流为200 A的断路器主回路稳态温度场分布进行仿真分析,并进行了实验验证。     

对接间隙对钽薄板TIG氦弧焊熔池形态影响的数值分析

为了研究焊接过程中对接间隙对熔池形态的影响,本文基于有限元分析软件ANSYS,针对钽薄板微间隙TIG氦弧焊接方法,用数值模拟的方法计算了钽薄板TIG氦弧对接焊过程中对接间隙存在时温度场的分布以及不同对接间隙时熔池表面形态的变化.分析了对接间隙的变化对熔池表面形状的影响,并对间隙存在时焊枪偏离焊缝中心的温度场进行了分析.计算了由于边缘效应和焊接热源有效作用范围带来的热传递效应不同时工件内温度场的分布.计算结果表明间隙的存在造成温度场分布不均,是熔池表面形态呈现椭圆形的一个决定性因素,这种影响随焊接时间的增加更为明显.研究结果对制定TIG焊工艺具有实际指导意义.     

对接间隙对钽薄板TIG氦弧焊熔池形态影响的数值分析

为了研究焊接过程中对接间隙对熔池形态的影响，本文基于有限元分析软件ANSYS，针对钽薄板微间隙TIG氦弧焊接方法，用数值模拟的方法计算了钽薄板TIG氦弧对接焊过程中对接间隙存在时温度场的分布以及不同对接间隙时熔池表面形态的变化。分析了对接间隙的变化对熔池表面形状的影响，并对间隙存在时焊枪偏离焊缝中心的温度场进行了分析。计算了由于边缘效应和焊接热源有效作用范围带来的热传递效应不同时工件内温度场的分布。计算结果表明间隙的存在造成温度场分布不均，是熔池表面形态呈现椭圆形的一个决定性因素，这种影响随焊接时间的增加更为明显。研究结果对制定TIG焊工艺具有实际指导意义。     

反渗透海水淡化电机泵冷却流道流场特性分析

针对船舶或海上平台安装空间狭小的问题,基于集成化思想和柱塞泵的基本原理,提出一种集电机、柱塞泵、增压泵和能量回收装置于一体的反渗透海水淡化电机泵,其中自冷却流道作为原海水循环流道,用以带走电机定转子产生的热量,保证电机泵整体的热平衡,突显出电机泵的结构紧凑,节能高效、低噪音等优点.通过流场分析技术,获得冷却流道主要结构参数对其内部低压原海水流动速度及流动均匀性的影响规律.研究表明,自冷却流道腰形孔周向开度角和径向宽度的增加,会导致自冷却流道内低压原海水的流动速度有所下降,但同时会使得自冷却流道的通流面积有所增加,从而在保证电机泵壳体的散热效率不受影响的同时进一步提高自冷却流道内低压原海水流动的均匀性,进而提高电机泵壳体散热的均匀性.     

基于ANSYS的永磁驱动电机热建模与仿真

永磁同步电动机以其高效、高功率密度等优点在车辆电驱动领域具有极大的优势。高功率密度意味着电机具有高电磁负荷和高温升的特性,加之车辆散热条件恶劣,因此电机的热分析与计算是电机设计的关键。本文以某特种车辆驱动用350 k W永磁电机为例,对该电机进行热建模与仿真分析,模拟出电机正常运行时内部温度场的分布情况,得出电机温度分布云图等,为电机的设计提供可靠依据。     

基于fluent的大中型永磁电机端部流场和温度场计算

基于CFD流体计算软件fluent，对大型永磁电机定子端部通风结构和流动区域进行了分析，确定了三维流体场的求解域，建立了包括散热器和风扇在内的定子端部模型，给出了求解域内的边界条件并且进行了计算和分析；优化了通风结构。得到了端部温度场的分布规律，该结果对电机设计人员的通风通风系统和绝缘结构的设计提供了理论依据。     

船用废气涡轮增压器压气机内部流场数值研究

利用三维数值模拟技术对某型船用柴油机废气涡轮增压器压气机内部流场进行了数值分析,得到了额定转速下压气机内部流道气体流动情况。分析了压气机转子流道流场和径向扩压器流道流场,得到了主要气动参数分布。数值分析表明,在额定工况下离心叶轮内靠近叶轮出口处以及径向扩压器流道内流体均存在跨音速流动区域,同时在扩压器叶片吸力面下游位置存在低速涡流区域;压气机转子流道和扩压器流道的相互干扰及叶顶间隙的存在是导致压气机内部出现流动分离的主要原因。     

应用ANSYS/FLOTRAN对电机冷却风道进行分析研究

通过对电机冷却风道进行分析研究,得到电机在额定工况下,电机内部风量分布、风速值和压差。计算出的数值可作为电机通风冷却系统设计的依据,同时可作为温度场计算的边界条件来进行电机温度场计算。     

吊舱推进器温升试验方法设计研究

本文介绍了吊舱推进器功率密度高、节省舱室空间的优势,指出了推进电机温升水平直接决定了吊舱推进器性能优劣。推进电机温升主要来自绕组线圈发热、推力轴承摩擦发热和支承轴承摩擦发热,并且受试验环境影响。如何求解绕组温升、推力轴承温升、支承轴承温升与试验环境关系,关系吊舱推进器试验设计成功与否。本文从推进电机发热与试验环境热交换的耦合关系建立温升数学模型,得到推进电机和试验环境的稳定温度,为合理、科学的试验环境设计提供理论依据。同时,通过2MW吊舱推进器动态加载试验对分析模型进行验证。     

Research on the pipeline walking caused by cyclic increasing soil friction for free deep-sea submarine pipelines laid on even seabed

Pipelines are important to offshore oil and gas development, but suffers from the pipeline walking phenomenon due to cyclic temperature variations—where large axial walking distances threaten the safety of pipeline systems. Current research indicates that pipeline walking is triggered by steel catenary riser (SCR) tension, seabed slopes, or thermal transients. This paper proposes a new driving mechanism for the pipeline walking phenomenon, involving cyclic hardening soil strength. The finite element analysis method was adopted to analyse the soil friction difference induced walking phenomenon, and the influence of key parameters on the gain in soil friction on walking distance was studied. Pipeline walking distances under different drainage conditions in the heating and cooling processes were also calculated, and the impact of the degree of drainage in the heating process was determined. To better understand the new pipeline walking mechanism, theoretical analysis of the walking behaviour under different cyclic soil friction conditions was carried out. Analytical solutions for estimating the pipeline walking distance were also provided, based on the simplified theoretical analysis.     

基于喷水降温冷却的舷侧排气系统声学性能分析

对于船舶动力装置喷水冷却式舷侧排气系统,喷水降温装置的开启会使系统内温度发生剧烈变化,因此排气系统内烟气属性会发生改变,进而影响舷侧排气消声系统的性能。文章首先通过Fluent获得喷淋冷却前后舷侧排气系统的流体动力学计算结果,改变冷却水流量后又得到消声系统在不同喷水流量下的温度场;再将CFD计算结果作为求解排气系统传递损失的计算输入,得到了冷却水喷淋前后舷侧排气系统的声学性能,从而获得喷水降温冷却可以提高整个系统在低频段的消声性能的结论。该结果可为今后舷侧排气系统紧凑化设计提供参考。     

砂土中静压桩贯入过程中的桩周应力分析

利用模型试验研究砂土中静压桩在贯入过程中的承载机理。分析模型桩贯入4种不同深度时的桩周应力变化规律,对桩顶轴力、桩顶位移、桩身环向应变和桩身纵向应变进行全程测量。利用一种半数值半解析的方法,通过测量模型桩壁的环向应变与径向应变,推导出桩周的围压和摩阻力。结果表明:在贯入初期,桩体上部会出现负摩阻,随着贯入深度的增加,上部负摩阻的范围和数值都在减小直至消失;在沉桩阻力中摩阻力所占比例较小,但其比例随着贯入深度的增加不断增大。整个贯入过程中桩周围压随贯入深度的增加在不断增大。在同一土体深度处的围压也随桩体贯入而增大。随贯入深度的增加,摩阻力和围压的变化趋势呈现了较好的一致性,摩阻力与围压的比值在0.41~0.53波动。     

带轴向槽水润滑轴承润滑性能数值分析与研究

应用Matlab软件对带轴向槽水润滑轴承的润滑性能进行数值计算与分析。结果表明：轴向开槽轴承压力分布不连续，相同几何尺寸的轴承开槽后承载能力比不开槽时的低，槽宽越大，槽数越多，轴承的承载能力越低。     

大型船用轴流风机流场数值仿真及其气动噪声源特性研究

基于Realizable k-e双方程湍流模型,利用CFD软件建立了某型船用轴流风机内部流场的仿真模型,分析了转速1460rpm时,不同工况下轴流风机出口压力和效率随流量的变化关系,深入研究了叶轮区域的气体流动的压力和速度的分布、形成过程及相互关系。分析发现,在叶片叶顶区域,由叶顶间隙涡形成的叶顶间隙噪声是该轴流风机的主要气动噪声源;湍流强度与声功率级具有较为一致的分布趋势,湍流强度是影响噪声分布的重要因素。研究结果对分析大型船用轴流风机气动噪声产生机理具有参考价值,并为降低其噪声提供依据。     

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。     

基于MIDAS的大体积混凝土冷却水管布置方案研究

为有效发挥大体积混凝土结构中冷却水管的控温作用,利用有限元软件MIDAS/CIVIL,对埋设冷却水管的大体积混凝土的温度场进行计算,分析水管布置形式,水管直径、管距、长度,冷却水流量等因素对温度场的影响,并综合考虑冷却效率和施工成本,提出较为合理的冷却水管布置方案。     

船舶柴油机变流量冷却系统的研究

本文从船舶柴油机燃烧室的散热计算出发，系统地分析了在不同的负荷和环境条件下气缸壁内表面温度的变化；研究了采用柴油机变流量冷却方式对缸壁表面温度的影响并进行了定量计算；分析讨论了变流量冷却对船舶柴油机其他特性的影响。     

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。