蒸汽管网水力热力联合计算数学模型及应用方法的研究

利用连续性方程、动量方程和状态方程建立了蒸汽稳定流动数学模型,并简化求解得出了压降计算公式,建立了蒸汽管网水力热力联合计算数学模型,通过反复迭代校正管段流量、管段平均密度和定压比热容的方式,使水力和热力计算吻合在一起,采用管网热力模型与管网水力模型相联系的节点方程法求解节点温度与节点压力。蒸汽管网水力和热力联合计算的方法,提高了计算精度,基于VC 6.0编程工具编制了蒸汽管网水力热力计算分析系统,实现了管网计算的界面化操作。并以实际蒸汽供热管网为例,对管网的水力、热力工况进行了全面的计算,计算结果与实际运行结果比较表明,该方法可以用于指导工程实践。     

船舶管网系统水力特性研究及其应用

船舶管网系统水力特性是水力计算、系统调试、系统优化设计的理论基础。借助图论这一数学工具,建立了管网系统水力特性的数学模型。在该模型的基础上,利用逐渐增加管网系统回路并逐步迭代计算新增回路阻力系数和流量的思想,提出一种无需给定迭代初值的管网水力计算方法,通过对实船压载水系统进行实时仿真计算,验证计算方法的有效性;提出了一种管网系统调试方法,利用滑油管网系统调试,验证了该方法的合理性。     

船舶蒸汽管网水力热力耦合计算方法

船舶蒸汽系统水力热力耦合计算是系统设计、管路布置的理论基础。在城市供热管网计算模型的基础上,针对船舶蒸汽系统管网布置错综复杂、管路附件多的特点,考虑蒸汽的可压缩性、管路及附件的摩擦阻力以及散热等特性,建立适用于船舶蒸汽系统管网的水力热力耦合计算模型,并采用标准四阶龙格—库塔(Runge-Kutta)方法对其进行求解。对某型船舶蒸汽系统的3种工况进行水力热力耦合计算,发现计算结果与试验数据最大误差不超过4.1%,满足工程计算的精度要求,表明所提出的方法能很好地应用于船舶蒸汽系统管网的设计优化和计算分析。     

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。     

基于图论的船舶海水冷却管网水力特性

船舶海水冷却管网系统内流体具有复杂的流动状态,随着雷诺数及相对粗糙度的变化,不同工况下层流、紊流和过渡流等流动状态都可能存在。为了精确描述管网内流体流动状态,提高海水冷却管网计算精度,本文提出采用"变流阻系数"迭代法,在计算过程中动态更新系统网络各分支管路的阻力系数。本文的理论计算基于图论理论,在Matlab软件中编程实现。理论计算与试验结果对比表明,二者具有较好的一致性。研究发现利用"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。     

船舶中央冷却系统水力管网动态模拟

通过对船舶中央冷却系统水力管网特点的分析,提出了应用SIMPLE算法进行其水力管网动态模拟的方法,并将该算法应用于实际船舶水力管网的计算中。采用的是时间渐进的方法,所有时间步的结果反映了管网流动的动态特性。该算法无需复杂数学理论,逻辑简单,算法明了,易于理解且容易编程实现,并具备良好的收敛性。     

大型船舶变频供水管网压力平衡与控制策略仿真

为解决大型船舶供水管网压力不平衡问题,进行变频供水管网的仿真计算,分析管网压力平衡与控制策略,通过不同供水方式和不同控制策略的仿真,得出变频供水中采用增加高程分区的方式可以使末端用户用水的稳定性提高,最不利点恒压控制方式对末端用户流量调节效果更佳,有利于整个管网系统的相对稳定。     

模型准确性对系统管网泄漏诊断的影响分析

针对基于压力敏感性的管网泄漏诊断方法应用中由管网模型误差带来的鲁棒性问题,提出根据量化的模型准确度指标来分析诊断方法的有效性。利用Flow Master流体仿真软件建立某实际冷却系统管网不同准确度下的水力模型。以该管网的标定模型为基准,采用改进的灰色关联度分析(IGR2)法对各模型与基准模型间各测点压力值的相似性进行评估来计算误差,得到模型准确度量化指标。采用故障诊断成功率(FDSP)计算泄漏诊断的有效性。基于不同准确度的管网模型进行泄漏诊断分析,获得不同准确度模型对泄漏诊断有效性的影响。结果表明,该泄漏诊断法的有效性随模型准确度的增大而提高,当管网模型准确度大于0.75时,故障诊断成功率均处于90%以上,说明该故障诊断方法对模型误差具有一定的鲁棒性。     

核动力装置二回路给水系统水锤动态计算分析

以二回路给水系统为研究对象,建立了给水系统的管网模型及停泵后的泵前流量动态变化数学计算模型,对给水管网进行支路流量分配和节点压力计算,在此基础上,通过采用特征线法对给水系统的水锤现象进行动态计算分析,成功地模拟了停泵后给水系统的各个支路及节点的压力和流量的动态变化过程,并根据计算结果对系统进行初步安全分析。     

造船企业压缩空气管网水力计算分析

对某大型造船公司的压缩空气管网进行合理简化,得出可以用于管网水力计算的拓扑图,在此基础上建立各管段的压降方程、节点流量方程和环路能量方程等基本数学方程,最后选择几种基本的调度方案进行模拟计算,并分析和提出降低电能消耗可以采取的措施。     

舰船管网漏损探测与定位方法

针对舰艇管网控制实时性要求高、管网拓扑结构复杂等特点,提出基于模糊理论的分布式管网漏损探测和定位方法。介绍模糊理论的基本原理,确定隶属度函数,提出管网系统的故障隶属度和漏损指数作为管网是否发生漏损的特征参数,判断管网系统是否发生漏损,并根据漏损点附近漏损指数最大的特点,通过找出各个节点或者管段的最大漏损指数实现管网漏损点定位。最后对本文所提方法进行数值仿真,仿真结果表明该方法是一种有效的漏损探测、定位方法。     

油船液货舱透气系统动力学有限元分析

针对油船液货舱透气系统动力学通用计算方法存在的局限性,在现有船舶规范允许的范围内,提出采用气体大压差流动理论与管网有限元方法相结合的新计算方法,并以实例展示了该算法在透气系统设计和液货操作上的应用价值.     

高压空气复杂管网系统水舱吹除仿真研究

针对高压空气吹除水舱时剧烈气液混合流动,难以准确计算出其内部复杂流态下舱壁压力与完成吹除的所需时间,本文提出基于MPCCI平台进行一维管网和三维水舱耦合联合的仿真方法。首先建立高压空气吹除水舱数学模型,并运用Flowmaster软件对水舱吹除提供并分配动力的整个管网系统进行建模与仿真,得到各工况下管网内各节点处的压力、质量流量等参数;然后运用MpCCI平台实现Flowmaster和Fluent的联合仿真,对高压空气吹除系统进行一维管网和三维水舱耦合仿真分析,实现了吹除系统的多舱、动态和耦合的求解,得到多舱同时吹除过程中水舱中气-液混合现象、壁面压力变化及水舱排水速率等。最后对一维仿真结果与一维-三维耦合联立仿真结果进行对比,得到的水舱出口排水速率曲线有着较好的一致性。     

船舶压载水系统有限元仿真模型研究

利用有限元方法,基于流体力学基本原理建立了船舶压载水系统的仿真模型。压载水系统仿真模型包括管路子模块和稳性调节子模块。在管路模块中,利用有限元的方法将整个管路划分为有限个管元和节点,根据流体力学基本原理建立起总体管网的矩阵方程式,从而计算出整个管网中所有节点的压头值和每个管元中的流量值。在稳性调节模块中,利用小倾角公式,计算出船舶的稳性参数横倾角和纵倾角。在建立的仿真模型的基础上,实现了船舶压载水系统调节过程的仿真。仿真结果表明,建立的仿真模型可以实时反映出船舶压载水系统的调节过程。     

供水管网水力模型校验研究实例

供水管网水力模型的校验过程是模型能否有效应用于管网运行管理的关键步骤。本文分析总结了管网模型模拟误差的主要来源,并对校验步骤、消除模拟误差方法和校验过程中应注意的问题进行了阐述。     

大型船舶低压蒸汽管网故障分析

结合工程案例,介绍大型船舶中低压蒸汽管网中出现的主要故障,分析故障的原因及形成机制,提出解决方案。计算结果表明,将进口蒸汽提升为过热蒸汽以减少冷凝水产生的方案可行。     

市政管网计量分区漏损控制实践研究

市政管网计量分区漏损是城市供水系统中的一大问题,对于水资源的合理利用和城市可持续发展具有重大影响。本文针对市政管网计量分区漏损问题展开研究,提出了一套有效的漏损控制策略。通过分区管网计量、漏损监测和维修管理等措施,实现了对市政管网计量分区漏损的有效控制和减少,以期提高供水系统运行效率和节约水资源,并为其他城市的供水系统提供借鉴和参考。     

侯家镇污水管网完善工程技术研究

污水管网工程是城市基础建设的重要部分之一,对于改善城市环境、方便人们生活有着重要的意义。本文对市政污水管网工程的施工难点以及施工中存在的一些问题进行了分析,并对如何加强市政污水管网工程施工质量管理提出了节点对策和建议。     

污水管网施工进度影响因素分析与纠偏

污水管网敷设施工进度受到多个因素影响,客观工况条件、地质水文条件,主观选用的施工材料、施工方案,两者结合起来共同影响施工工效。在某污水处理厂管网敷设施工作为政府督察督办项目限定工期完成的前提下,充分分析影响管网敷设进度的各项因素,并针对各类因素及时采取有效的方案调整、技术优化等措施就显得非常重要了。我们通过实际施工阶段对诸多过程中制约管网高效敷设的因素进行分析和应对,在确保工程在限定工期内完成施工任务的同时,也积累了一定的管网敷设施工经验。     

自升式钻井平台海水系统优化设计

自升式钻井平台的海水管路系统较传统船舶繁复,平台中相关设备布置分散,对海水的需求工况差异大,一般的管路系统设计计算方法已无法满足设计要求。采用AFT流体分析软件,针对钻井平台的整个管网系统的设备供水点,结合各种工况及相应的技术要求,初步设计管网系统的流量分配,进行流体平衡分析,对流量不足的供水点进行优化设计并验证,取得符合相应设备对应工况需求的流量分配。AFT软件深化了钻井平台海水系统的设计流程,提高了工效并节约工程成本。