窄裂纹通道流动特性数值计算研究

管道裂纹泄漏率预测是破前漏技术的应用基础,窄缝裂纹流道的流动特性将直接影响泄漏率计算结果。本研究采用数值计算方法,对窄缝裂纹通道进行参数化建模,通过计算流体力学技术(CFD)研究裂纹几何形貌参数对流动特性的影响。研究结果表明,宏观粗糙度与裂纹张开位移(COD)的比值会影响裂纹通道流场和湍流特性,使得相同雷诺数下的阻力系数随上述比值的增加先增加后减小。     

射流泵内压力分布研究

本文采用CFD模拟了射流泵中的流动情况,并对射流泵结构进行优化设计以抑制空化。采用不同湍流模型发现计算结果类似,雷诺应力模型相对来说与实验数据更为相符。随着流量比的增大,最低压力点位置由喷嘴出口平直段衔接处向喉部衔接处转移。随后本文对这两处位置进行优化,取消喷嘴出口平直段,采用渐缩喷嘴,模拟结果显示该方案能有效消除喷嘴处的静压低压区;对喉部衔接处进行光顺化处理能有效提高该处的最低静压值。本文的计算结果能为射流泵优化设计提供参考。     

海水冷却智能管网离心泵最优调速特性

变速泵能适应船舶海水冷却智能管网变工况运行时管网水力特性和流量需求变化。本文以各海水冷却用户供水冗余量最优及泵站能耗最低为目标,建立离心泵最优调速数学模型,并以最小二乘准则为参数判断依据,利用离心泵流量-扬程试验数据,提出离心泵多变量最优调速模型参数辨识方法。运用AMESim软件,分别以定转速模式、双转速模式和最优调速模式,对某船舶海水冷却管网变工况运行进行仿真研究。研究结果表明,相比定转速模式、双转速模式及最优调速模式不但可以使变工况运行条件下各用户供水冗余量大大减小,而且使得离心泵功耗大大降低。     

大型漂浮装置非线性横摇特性研究

本文利用大型漂浮装置作为船载系统设备的横摇试验平台,通过建立和分析含非线性阻尼、恢复力矩及外部驱动作用的非线性横摇运动模型,获得了装置在较大幅角和周期范围内的非线性横摇运动特性及施加的外部驱动作用规律,结果还表明阻尼作用下平台存在加减速行程时间差,增大幅角、减小周期均显著增加阻尼及驱动功率,而调高横稳心高可降低驱动功率。本文研究可为漂浮装置运行及设备试验提供依据。     

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。