船舶表面高压水射流清洗实验与仿真

为优化高压水射流参数对水射流清洗效率的影响,选用Mixture两相流模型借助fluent软件对不同压力和靶距下水射流压力场与速度场进行计算,对水射流参数与清洗效率的对应关系进行仿真分析,并使用与仿真相同射流参数开展清洗实验进行验证。结果表明,射流动压与半径随压力、靶距变化明显,射流动压随靶距增加而减小;射流清洗半径随靶距增大而增大、随压力增大而减小且趋于一定值;清洗效率最高的射流参数:靶距70 mm时,最优清洗压力为60 MPa;入口压力为20 MPa时,水射流最优靶距应在30 mm。通过实验观察到不同靶距下清洗半径变化趋势与仿真结果高度吻合。     

喷射压力对船用柴油机燃油喷雾特性的影响

为了深入研究船用柴油机燃油喷雾特性,本文以某船用孔式喷油器为研究对象,运用液滴破碎模型、大涡湍流模型、液滴碰撞聚合模型对燃油喷雾过程进行数值分析,研究喷射压力对喷雾特性的影响规律,并与试验结果对比以验证数值模拟结果的正确性.结果表明:喷雾贯穿距随着喷射压力升高而增大,喷雾初期贯穿距与时间成正比,而喷雾中后期,贯穿距增大的速度逐渐减缓;喷雾锥角随着喷射压力的增大而增大,每提升10 MPa喷射压力,锥角增大0.4.;喷雾体积随喷射压力的提高而变大,射流边缘出现的块状结构会回到喷雾主体内,而喷雾头部块状结构无法回到喷雾主体内;索特平均直径随着喷射压力的提高而变小,每提升10 MPa喷射压力,索特平均直径减小约4％.     

垂直淹没射流对泥沙冲刷效果影响的试验研究*

为了研究垂直淹没射流中各因素对泥沙冲刷效果的影响规律,利用自行设计搭建的射流冲刷试验系统,基于“半模型”理论进行试验,通过摄像机和图像处理软件得到随冲刷参数EC变化的冲坑形态,以及射流速度、靶距、喷嘴直径对冲坑尺寸的影响规律。结果表明,冲坑深度随冲刷时间的增加先迅速增大、后缓慢增大直至稳定状态,在此过程中,冲坑形状保持几何相似性;冲坑尺寸随射流速度的增加而增加,动态冲坑深度明显大于静态冲坑深度。此外,通过试验得出了使冲坑深度达到最大值的最佳射流靶距。研究结果可为射流清淤的实际工程应用提供参考。     

喷射压力对船用柴油机燃油喷雾特性的影响

为了深入研究船用柴油机燃油喷雾特性,本文以某船用孔式喷油器为研究对象,运用液滴破碎模型、大涡湍流模型、液滴碰撞聚合模型对燃油喷雾过程进行数值分析,研究喷射压力对喷雾特性的影响规律,并与试验结果对比以验证数值模拟结果的正确性。结果表明:喷雾贯穿距随着喷射压力升高而增大,喷雾初期贯穿距与时间成正比,而喷雾中后期,贯穿距增大的速度逐渐减缓;喷雾锥角随着喷射压力的增大而增大,每提升10 MPa喷射压力,锥角增大0.4°;喷雾体积随喷射压力的提高而变大,射流边缘出现的块状结构会回到喷雾主体内,而喷雾头部块状结构无法回到喷雾主体内;索特平均直径随着喷射压力的提高而变小,每提升10 MPa喷射压力,索特平均直径减小约4%。     

舰船水幕喷头结构优化设计及性能分析

针对传统舰船水幕喷头射程短、覆盖面积小的问题,本文通过对其内部结构优化设计,采用CFD软件数值模拟,研究其工作过程中气体和液体的两相流动,计算得到喷头射流水幕的速度分布、流量、流量系数等喷射性能参数,获得其喷射规律和特性。分析表明:沿喷头出口轴线方向,水流速度随距离增加而减小,速度衰减速率也在减小;同尺寸大小喷嘴,水流出口速度随压力增大而增大;经优化设计后的水幕喷头可以显著提升喷射性能。研究结论对于工程设计具有重要的参考价值和指导意义。     

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。     

舰船水幕喷头结构优化设计及性能分析

针对传统舰船水幕喷头射程短、覆盖面积小的问题,本文通过对其内部结构优化设计,采用CFD软件数值模拟,研究其工作过程中气体和液体的两相流动,计算得到喷头射流水幕的速度分布、流量、流量系数等喷射性能参数,获得其喷射规律和特性。分析表明:沿喷头出口轴线方向,水流速度随距离增加而减小,速度衰减速率也在减小;同尺寸大小喷嘴,水流出口速度随压力增大而增大;经优化设计后的水幕喷头可以显著提升喷射性能。研究结论对于工程设计具有重要的参考价值和指导意义。     

耙吸挖泥船艏喷喷嘴结构设计优化方法

文章针对耙吸挖泥船艏喷喷嘴,以喷嘴出口半径、延伸段长度、喷嘴特征长度、艏喷管径为母型参数,计算不同喷嘴特征参数下的喷射特性,并构建出口喷射速度、喷嘴应力及散落度参数化函数,采用熵权法进行参数权重分析,形成一套耙吸挖泥船艏喷喷嘴结构设计优化方法。本文的研究成果对耙吸挖泥船艏喷喷嘴喷射特性的研究,以及完善耙吸挖泥船艏喷喷嘴的结构设计具有重要意义。     

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。     

淹没水射流破碎密实粉土试验研究

耙头在挖掘密实粉土时,使用常规高压冲水来辅助破土的作用机理尚不明晰。为了解高压冲水破碎密实粉土的实际作用效果,采用现场试验和仿真分析的手段,对实验室制备的密实粉土开展常规压力高压冲水破土试验并进行理论分析。结果表明：高压冲水破土深度和宽度受喷嘴移动速度、靶距和直径影响较大,并呈现不同规律;挖掘密实粉土时,高压冲水虽然辅助破土作用不明显,但可以明显降低耙头挖掘阻力,应根据现场实际情况合理使用高压冲水。试验结论可为耙头设计和密实粉土施工工艺提供指导。     

跨声速射流冲击对挡板作用特性的模拟分析

为了得到跨声速理想膨胀射流冲击对于挡板的压力、驻点位置等规律,对射流角度为45°,60°和90°,射流距离与喷口直径比H/D为4,6,8的模型进行了数值模拟．结果表明：当H/D从4增加到8时,作用力增加约10％,改变的幅度较小;当射流角度从45°增加到90°时,作用力提高大约40％,作用力大小跟射流角度关系较大．射流角度从45°增加到90°时,驻点距离射流中心由0.07～0.10 m减小到0;射流距离变化对驻点的距离影响很小,变化幅度在10％左右．     

高压冲水喷嘴破土性能试验研究

高压冲水喷嘴的破土性能对耙吸挖泥船的疏浚效率有着重要的影响。通过试验对高压冲水喷嘴的破土性能进行研究。结果显示:随着靶距的增加,高压冲水喷嘴的破土深度逐渐减小,破土宽度逐渐增大;随着喷嘴出口压力的增大,破土深度逐渐增加,破土宽度逐渐减小;随着航速的增加,破土深度和破土宽度均逐渐减小;对比有耐磨块和无耐磨块时高压冲水喷嘴的破土性能,两者破土特性的整体变化趋势基本一致——在喷嘴离泥面相同距离时,有耐磨块高压冲水的破土深度和破土宽度均比无耐磨块时要大,且破土宽度的对比量更为明显。     

叶片不同弯折角对高速斜流风机气动性能的影响

叶片弯折角作为风机的重要设计参数,能否合理选择弯折角对风机整体性能影响明显。针对8°、18°、28°、38°、48°5种不同叶型弯折角进行CFD数值模拟,研究表明:弯折角增大,最高效率点向大流量工况偏移;当弯折角超过一定值后,流道扩压度过大,小流量工况流动分离明显,压力迅速下降,风机高效区范围变窄。弯折角变化对效率影响不大,但弯折角变小则压力降低。内部流场分析表明,弯折角过小将不利于叶片加载,弯折角过大则有利于高效工况区间的拓宽。     

波浪入射角度和周期对系泊船舶运动影响的数值模拟研究

基于MIKE 21 Mooring Analysis系泊分析软件,模拟研究在不同周期和入射角度的不规则波作用下系泊船舶运动的变化规律。结果表明,系泊船舶运动量随波浪入射角度和波浪周期的变化相互影响。在不同周期波浪作用下的系泊船横移、横摇和升沉运动量均随波浪入射角度的增大而增大,横摇运动的共振效果随着波浪入射角度远离90°方向逐渐减弱,升沉运动量在波浪入射角度靠近90°或0°方向时基本不变。当入射波浪周期较长时,纵移和回转运动量随着波浪入射角度的增大先增大后减小,一般在波浪60°入射时产生峰值。     

耙吸式挖泥船耙头冲水系统喷嘴布局的优化研究

基于计算流体动力学基本理论,分析水射流冲击硬质黏土过程中产生的冲击压力,比较不同喷嘴间距及排列方式对靶物冲击效率的影响。选取单排和双排流场模型,用Fluent软件进行数值模拟,进行网格无关性验证,发现模拟结果与已有的试验数据对比的误差为5.53%。研究结果表明:合理减小喷嘴间距能够增强高压冲水系统对泥沙的破碎能力,单排排列方式时,喷嘴间距L不宜大于126mm;间距过小,高压水射流冲击靶面形成的回流会削弱射流的发展,降低高压射流对泥沙的破碎效率;间距过大,则会导致靶面上两高压射流之间有压力较低的区域形成沙脊。双排时,喷嘴采用正三角形排列,可有效消除沙脊,且双排交叉排列对靶距变化具有较强的适应性。     

自升式海洋钻井平台固桩架力学性能研究

为了研究SuperM2自升式海洋钻井平台固桩架在预压、作业、暴风自存工况下的力学性能,文中对固桩架采用壳单元,通过建立固桩架、桩腿及支架处的力学模型,确定载荷的分布,并综合考虑了预压、作业、暴风自存各工况下水平载荷与垂直载荷的组合作用以及风载荷与船体夹角的影响,从而研究了固桩架在0°,30°,60°,90°,120°共5个特征角度时的力学特性,并以此为基础论述了船体和桩腿的连接刚度．研究结果表明：当特征角度为30°和90°时,固桩架导向产生最大应力;且在作业及暴风自存工况下,船体和桩腿的连接刚度分别为79．398N／mm和82．445N／mm．     

垂直淹没射流对黏性底床冲刷挖掘体积的试验研究

射流冲刷作为一种高效挖掘手段被广泛应用于深海工程领域。针对黏性底床条件下垂直淹没射流冲刷挖掘体积进行研究,利用注浆成型法制备冲刷坑的胚体并利用3 d扫描技术获取冲刷挖掘体积。通过开展室内试验探索了射流流速、射流靶距、冲刷时间以及泥样含水率与冲刷挖掘体积的关系:1)冲击射流挖掘体积随着射流靶距的增加而减小;2)冲击射流挖掘体积随着射流流速的增加而增加;3)冲击射流挖掘体积随着冲刷时间的增加而增加,但逐渐趋于平衡;4)随着泥样含水率的增加,冲击射流挖掘体积也显著增加。最后,利用54组试验数据和无量纲分析得到了冲击射流挖掘体积的经验公式,可为射流挖沟以及射流沉桩等海洋工程实践提供参考。     

耙吸挖泥船耙头高压冲水喷嘴改进

针对耙吸挖泥船耙头高压冲水垂直冲刷剪切作用效果不明显的问题,对耙头高压冲水喷嘴进行设计及改装。采用梯形耐磨块内安装斜冲式高压冲水喷嘴的方法,增加高压冲水对土质的剪切破坏作用,并对改进前后效果进行分析。结果表明,在射流压力足够大时,该方法能有效剪切泥面,达到泥块脱离泥层的效果,从而提高施工效率,可为类似工程提供借鉴。