船用发动机订货分析

近年来，船用动力机械市场上大功率发动机的订货量有所减少，但功率较小的发动机和柴油一电力推进发动机订货量仍然呈现出增加的趋势。     

基于图像处理的船用柴油机喷油嘴喷雾特性研究

柴油发动机是目前装机量最大的船舶动力源,柴油发动机的优势在于成本低,产生的推进力强,与此同时,柴油机发动机也存在着能量转化率低、大量有害气体排放等问题。近年来,全球环境不断恶化,业内的研究人员针对船舶柴油发动机的污染问题进行了大量研究。本文首先对船用柴油发动机的燃油喷雾和喷油嘴进行了函数建模和原理介绍,然后基于数值模拟和可视化图像处理技术,对船舶柴油发动机的喷雾性能进行了升级,并基于Matlab软件进行了柴油机喷油嘴喷雾的图像处理仿真试验,取得了良好效果。     

液态LNG喷雾过程闪急沸腾条件数值模拟研究

由于闪急沸腾喷雾可以改善燃油雾化质量,对缸内混合气的形成十分有利,所以研究液态LNG的闪急沸腾喷雾具有非常重要的意义。文章首先解析了纯液态LNG在喷嘴内部的流动过程,利用其计算结果作为LNG喷雾计算的初始条件和边界条件,在此基础上,使用AVL Fire软件激活了初始破碎模型及Flash Boiling模型,对纯液态LNG闪急沸腾喷雾过程进行了数值模拟计算,研究了喷雾发展的过程,并确定了LNG液态喷射发生闪急沸腾现象的条件,数值计算结果与文献结果吻合较好。计算研究表明,当环境压力处于[0.1 MPa,4.59 MPa]区间时,只要环境压力小于液态LNG饱和蒸气压,均可发生闪急沸腾现象;当环境压力大于4.59 MPa时,不论液态LNG温度如何变化,都不能发生闪急沸腾现象;LNG闪急沸腾喷雾形状始终保持为类圆锥体,但并不完全对称,在发展过程中,液滴直径迅速减小,喷雾前端会形成涡旋结构,随后,该结构破碎、消失。     

基于双流体模型的喷管内泡状流数值模拟

基于双流体模型,引入两相间的热量传递方程,采用变步长的Runge-Kutta法,对喷管内泡状流进行了数值模拟.重点分析了入口处气泡半径、两相间速度差异及温度差异对流动的影响.计算结果表明:入口气泡半径越大含气率在喷管内变化越剧烈;两相间速度差异在距入口很小范围内迅速减小,入口气相速度较高时,流场压力略有升高;两相温差变化受对流换热系数影响较大:对流换热系数越大,气相温度趋近于液相温度越迅速,初始温度差异对流场影响也越小.     

轮缘推进器水动力性能数值分析

轮缘推进器作为一种新型的推进方式,取消了螺旋桨推进中轴系的设置,具有舱容占比小、噪声低和振动小等优点,可用于潜艇、鱼雷或者是游艇等海洋航行器,有广泛的应用前景。本文基于STAR-CCM+仿真软件,针对推进器流场进行数值模拟,采用SST k-ω模型完成对轮缘推进器水动力性能的数值计算,分析了建模时简化推进器驱动环间隙及桨叶弦长和螺距比对推进器水动力性能的影响。     

不同喷油正时对双燃料发动机燃烧性能的影响

为了研究双燃料发动机缸内燃烧情况及其排放特性,本文以4135ACa型高速柴油机为基础研究对象,利用商用CFD软件FIRE对其进行一定燃气工况下的数值计算,通过导入CHEMKIN所构建的化学动力学机理与喷雾破碎、湍流流动等基础模型相结合,构建了发动机的三维工作过程,并分析了不同喷油策略对该工况下发动机燃烧及排放的影响。结果表明随着喷油提前角的减小,燃烧放热规律整体后移,缸内爆发压力与温度随喷油提前角减小而减小,但是瞬时放热率均大于纯柴油。在喷油提前角为4℃A BTDC时,缸内爆发压力接近纯柴油状态,NOx排放量与纯柴油工况相近,当喷油提前角为2℃A BTDC时,NOx排放满足要求,但缸内平均温度仍比纯柴油模式要高。     

CFD技术在发动机研究中的应用

随着计算机技术和计算流体力学等相关理论的发展,数字化仿真技术被广泛应用于发动机研究的诸多领域,并且取得了许多富有意义的成果。本文阐述了CFD技术在发动机设计开发中的重要性,并借助于Fluent软件介绍了CFD技术在发动机数值模拟中的具体步骤。     

斯特林发动机中天然气扩散燃烧的数值分析

本文应用数值模拟,对斯特林发动机中天然气的燃烧进行了全尺寸三维模拟.空气预热温度、旋流数和过量空气系数对斯特林燃烧室速度场、温度场分布以及排放有重要影响,本文分别对这些参数进行了优化.预测了优化后燃烧室的速度场、温度场的分布,以及NOx和CO的浓度场分布,得到了吸热部件周围的流动形式.模拟结果为抑制NOx和CO的排放和进一步提高换热效率以及发动机的效率提供了指导.     

导弹舱室固体火箭发动机意外点火的喷雾降温数值模拟

为防止舰船导弹舱室内固体火箭发动机发生意外点火,避免出现火灾事故,对导弹舱室内固体火箭发动机意外点火的燃气流场进行数值模拟,并基于组分输运和DPM离散相喷雾模型对导弹舱室内的喷雾降温效率进行耦合计算。然后,通过改变喷嘴组合位置、喷嘴数量、喷雾强度、雾锥角和水温研究相关因素对导弹舱室喷雾降温效率的影响。结果显示：在喷雾降温作用下,导弹舱室内的温度快速下降,温度在3s内可下降至400K以下。但是,射流冲击区的降温却不理想,且导弹舱室的底板还需要特殊的热防护措施。同时,考虑到火源的随机性,喷嘴应尽可能均匀布置,数量不宜过少且雾锥角应较大,以提高降温效率。然而,当喷雾强度增大至一定程度后,若再继续增大,降温效率的提高却不明显。研究表明,采用所提喷雾降温数值模拟方法对导弹舱室内固体火箭发动机的意外点火情况进行降温和防控均有效可行。     

喷水推进器推力预报的两种不同方法比较

概述了喷水推进器推力预报方法,研究了理论分析和CFD两种预报喷水推进器推力的方法.理论分析方法把喷水推进船整体分解成部件进行研究,从数学上描述了船底边界层对进流管道进口动量和动能的影响;结合经验系数建立了推力计算的函数关系式.CFD计算采用壁面积分的方法求取推力.文中所用的这两种方法的计算结果和厂商提供的推力特性曲线都能很好地吻合.文章最后比较了两种方法的优缺点.     

后置定子对喷水推进泵性能的影响规律研究

本文采用RNG k-ε模型对不同后置定子叶数的喷水推进泵性能进行数值模拟,首先采用4119桨进行数值验证,计算结果误差均在3%以内,可有效预报水动力学性能。基于现有模型喷水推进泵,分析其水动力学性能,对比不同叶数定子的喷水推进泵性能,分析其推力性能,发现随着定子叶数增加到11叶,推力增大了5.7%,随着叶数继续增加,推力降低,最终只提高了2.1%;对转子推力进行傅里叶分析,发现转子的频域特性并未发生变化;同时分析尾流场压力脉动和湍动能分布,增加定子叶数可改善尾部流场的压力脉动,降低脉动值,随着叶数继续增大,脉动值又增加,其变化趋势与湍动能分布相同。通过掌握定子对喷水推进泵尾流场的影响特性,奠定喷水推进泵设计基础。     

舰船机舱油雾浓度测试研究

本文采用计重法和气相色谱/质谱联用法对舰船机舱不同存在形态的油雾污染物进行浓度测试.结果表明:直通舱室的冒气口是舰船机舱油雾污染的主要来源,虽然油雾净化装置的净化效率高(90%以上),使舱室环境的油雾浓度保持在较低浓度水平(1.6~3.1 mg/m3),但机舱的空气质量状况与船员对于空气品质的要求还有较大差距.因此建议加强对油雾的排放控制,增强净化装置的处理能力,同时继续开展对机舱油雾的深化研究,切实改善和提高舱室的空气质量.     

清淤射流泵流场数值模拟及其参数对性能影响分析

文章采用基于RANS方程的数值模拟方法研究了清淤射流泵的性能,建立了基于CFD技术的清淤射流泵流场分析方法,重点分析了清淤泵喷口间隙、内部结构、出口半径、进口压力等关键参数与流场之间的规律,给出了射流泵流体流动机理,提出了采用QhVh(底部流量与平均速度的乘积)来评价最佳射流泵及作业距离h。文中的射流泵流场数值模拟方法可为该类射流泵设计提供分析评估手段和实用工具。     

斯特林发动机燃烧室氧-柴油无焰燃烧的数值研究

对斯特林发动机燃烧室氧-柴油无焰燃烧进行数值模拟。研究表明：氧-柴油无焰燃烧相比于传统氧-燃料燃烧需要卷吸更多的烟气来对纯氧进行稀释。直流燃烧室和旋流燃烧室内实现无焰燃烧的引射比分别为32和11.5,旋流燃烧室有助于无焰燃烧的实现。氧-柴油无焰燃烧的火焰峰值温度比传统燃烧模式低600 K左右,火焰峰值温度大幅下降。氧-燃料模式下燃烧室温度变化在20%以上,而氧-柴油无焰燃烧模式下温度变化小于15%,燃烧室温度均匀性显著提高。     

柔性摆动水翼弦向变形模式及其对推进性能的影响研究

在Bose变形模式及悬臂梁受力变形分析的基础上,提出了摆动水翼新的柔性变形模式,推导出弦向变形方程,给出了摆动水翼变形运动描述及动网格处理技术,利用数值方法研究了柔性变形模式、柔度系数、弦向变形长度等参数对柔性水翼推进特性的影响,指出了摆动水翼高推进性能对应的柔性模式与变形参数.     

某轮主机曲柄箱油雾浓度报警器的一例故障及分析

介绍了某轮主机曲柄箱油雾浓度报警器的一种故障,该故障是因电路板上某一电容器断路所致.针对该故障当时的情况,利用运算放大器输入输出关系,采用由干电池产生一固定电压模拟输入信号的方法,使报警器恢复正常.     

某新型鱼雷凸轮发动机的性能仿真研究

为满足现代海战的高速反潜需求,从改进发动机结构形式的角度出发,提出三峰三谷形式的新型鱼雷凸轮发动机方案。通过对新型鱼雷发动机的力学分析、仿真计算和可行性分析表明,该型发动机的功率在理论上可以提高到114.9 kW,该方案在技术实现上也可行。本研究为深入进行发动机样机设计提供了必要的理论基础。     

水面战斗舰艇机舱空气射流通风系统初探

通过应用实例描述了如何利用空气射流通风系统,有效解决空间狭小的主机舱内通风问题.对保证机舱各设备功能正常运转、维护保养及其生命力的提高起重要作用.     

基于神经网络对电控柴油机运行特性影响因素仿真研究

基于AVL-BOOST软件仿真平台建立某船用四缸柴油机仿真模型,标定后的模型进行柴油机全工况仿真计算.仿真出来的3 200组数据作为人工神经网络输入数据,采用贝叶斯统计方法对网络进行训练建立2层的反馈神经网络仿真模型.并分别通过实验、AVL-BOOST和神经网络数据曲线的对比分析,验证人工神经网络预测的准确性.利用验证好的人工神经网络模型预测进排气压力对柴油机转矩的影响,以及预测压缩比和供油定时对柴油机排放性能和动力性能的影响,最后利用扰动法分析不同工况下柴油机各个参数对柴油机性能的影响程度.     

喷水推进泵空化预测原理和方法的研究

文章在介绍喷水推进在国内外的最新应用后,着重分析喷水推进系统在舰船上的应用所带来的新特点,即极易进入空化区。根据舰船动力装置机舱自动化的设计规范中的有关监测报警系统的设计要求,文章提出了喷水推进泵空化预测原理和方法研究的必要性。