潜艇通海阀内流场仿真与优化设计

采用 CFD方法研究某新型直角通海阀的内部流场特性,并基于模拟结果,采用三种措施对阀门流道进行优化设计。经优化后,不同流量下进水工况的总压损失减小了14.5%~23.46%,出水工况的总压损失减小了24.6%~29.6%。根据 JB/T 5296-1991进行的流阻试验发现,通海阀进出口压差的试验值与计算值误差不超过12%,验证了数值计算的可靠性。     

通海阀内流场的三维数值模拟

通海阀是船舶内部管路系统与外界连接的重要装置,主要用于各管路海水注入和排出的控制和调节．其性能的好坏直接影响全船各系统甚至整个船舶的性能。在实际使用中发现,通海阀噪声振动加速度偏高,对船舶声学性能产生影响。因此,以通海阀为研究对象,采用Fluent软件对通海阀在不同的开口度和流量下的内流场进行数值计算,给出通海阀阀腔内的速度场和压力场图.根据该可视化结果分析影响通海阀性能和产生噪声的原因,为通海阀的内流道优化提供理论依据。     

考虑系统需求的通海阀箱结构声学优化

考虑管路系统功能需求,改变阀箱内部结构以及外形尺寸,建立7个方案的阀箱计算分析模型。通过利用数值计算方法,对阀箱出口处3个监测点的声压级进行计算。在此基础上,对各监测点计算结果进行对比分析,进而得到通海阀箱结构的声学最优模型。     

考虑系统需求的通海阀箱结构声学优化

考虑管路系统功能需求,改变阀箱内部结构以及外形尺寸,建立7个方案的阀箱计算分析模型。通过利用数值计算方法,对阀箱出口处3个监测点的声压级进行计算。在此基础上,对各监测点计算结果进行对比分析,进而得到通海阀箱结构的声学最优模型。     

排水型高速船通海阀箱及其附件设计要点

本文以某型巡逻船为例,根据通海阀箱的修改前、后实船试验情况并结合排水型高速船的结构特点等相关资料,总结出排水型高速船通海阀箱及其附件设计要点。     

新型通海阀流噪声的数值模拟对比研究

角式双球阀作为一种新型通海阀,针对其内部流道结构在不同流速下产生的噪声问题,基于计算流体动力学（CFD）与直接边界元法（BEM）对其进行流噪声数值模拟研究,分析2种不同结构形状角式双球阀的流噪声声压级以及其不同流速下的流噪声变化规律。结果表明,2种结构声压级均随频率的升高而降低,低流速时,双球阀低频特性更明显;开放式流道结构流噪声声压级明显高于封闭流道结构,由于封闭流道结构内部流体较好的流通性,其噪声总声压较开放式结构下降约26.9%,降幅为17 dB(A),封闭结构设计可以有效降低通海阀内流道流体脉动压力与流噪声,从而为新型通海阀的降噪优化提供一种新思路。     

基于BEM的通海阀流噪声与流激振动噪声数值模拟对比研究

通海阀在船舶海水系统中应用广泛,高压差条件下通海阀振动噪声问题突出。在大压差工况下,对某船海水系统通海阀内部流动进行分析。考虑海水对管道振动的影响,计算通海阀的结构"湿模态"。基于流场和模态数值计算结果,采用声学边界元法对该通海阀流噪声和流激振动噪声分别进行数值计算。将流激振动辐射噪声数值计算结果与流噪声数值计算结果对比,结果表明通海阀结构振动产生的辐射噪声较流噪声小100 d B以上,即流激振动噪声完全湮没在流噪声中,对该系统通海阀噪声进行治理时应该优先考虑流噪声。     

天津南港工业区通海航道泥沙水力特性试验研究

规划南港工业区拟建一条通海航道,为确定航道底质泥沙属性,为航道工程的相关研究与建设提供技术依据,根据南港地区已有资料,对航道内现场取样的底质泥沙进行了水动力特性试验,并与附近天津港和黄骅港航道泥沙特性进行了类比。结果表明:南港工业区泥沙"活跃性"比粉沙质海岸性质的黄骅港泥沙弱而又比天津港强,泥沙特性与天津港泥沙更接近,应划定为淤泥质海岸。     

承压阀内部结构的改进

针对某液压系统的承压阀在实际应用过程中出现的调压不稳定以及振动较大的问题,进行了理论分析,提出了改进措施,并对改进前、后承压阀的内部流场进行了CFD仿真。仿真结果表明,改进后承压阀的调压特性有明显改善;通过台架试验对比了改进前、后承压阀阀体的振动情况。台架试验表明,改进后承压阀的振动明显降低。     

离心风机的内部流场数值模拟及噪声预估

建立后向板型叶片离心风机的流场模型,运用非结构化网格对流场模型进行网格划分,流场模拟的湍流模型采用标准k-ε模型,风机旋转区与非旋转区的耦合采用移动参考坐标系模型MRF,利用Fluent流体分析软件对离心风机的三维流场进行模拟仿真,得出叶轮、蜗壳的速度、压力等分布云图,在此基础上,运用数值计算方法对所研究的离心风机进行噪声预算,结果表明：考虑蜗壳与叶轮之间的区域计算所得流场更加符合实际工况;叶轮对气流做功,叶片根部气体的速度最小,叶片边缘处速度最大;蜗壳内侧的静压与全压均偏低;蜗壳的静压与动压在蜗舌区域均发生突变。研究结果有助于了解风机内部流场的运动规律,为风机结构优化及噪声优化研究提供参考。     

大侧斜桨敞水性能及流场数值研究

针对库存大侧斜桨,基于商用RANS代码,利用结构化网格技术和流道计算模型开展了大侧斜桨敞水水动力和流场的数值分析.在进速系数J ε[0.33,0.95]范围内,文中计算得到的敞水螺旋桨水动力与试验结果差异在3%以内.通过敞水螺旋桨流场计算和计及粘性影响鼓动盘计算结果比较可知,螺旋桨对桨前流场影响主要是抽吸作用;对桨后近场区域XIDP<4流场影响主要是滑流,轴向速度周向均值沿径向分布主要受桨叶负荷分布控制;到中问区域415,螺旋桨尾流变成了单一的剪切流.     

潜艇排气集水箱内部流场及温度场的数值模拟

常规潜艇通常在通气管状态航行时进行充电,排气集水箱的应用可以有效防止海水倒灌进柴油机.本文对某型排气集水箱建立了三维数值模型,对其内部流场及温度场进行了数值模拟,得到了内部流场、温度场和压力场的分布,并分析了细管长度对内部温度和压力变化的影响.结果表明,内部气流的回流及旋转有利于降低排气噪声;冷却水的流动可以起到很好的降温效果;适当缩短内部细管的长度可以增强冷却降温效果,使温降从48.3 K提高到了68 K.     

耙吸式挖泥船高压冲水装置的数值模拟及水力优化

耙吸式挖泥船可利用耙头上的高压冲水装置有效提高疏浚作业的工作效率,现有高压冲水装置管路的设计仍不完善,一些结构亟待优化。采用数值方法对某高压冲水装置进行三维建模、模拟计算和分析,发现耙头内的高压冲水管路中存在较多漩涡流,水力损失较大,导致耙头施工时达不到理想的出口总压,影响效率;针对这些问题,通过使用渐变管、圆倒角等方式改善管内流动。结果表明,优化后的耙头高压冲水管路阻力损失减少,射流水速更高,冲水总流量提高约3%,出口总压增大,破土能力提升,从而提高疏浚作业的效率。     

耙吸挖泥船艏喷轨迹曲线及流场特性的数值模拟

通过CFD数值模拟方法模拟了耙吸挖泥船艏喷不同工况时的喷射轨迹曲线及流场特性,得到了不同工况下的艏喷喷射距离及流场特征,对比数值结果与施工现场测量结果,显示数值模拟结果与现场试验结果基本相符,数值模拟基本可以预测艏喷的喷射距离和流动特征。在此基础上,对艏喷轨迹线和喷射距离的影响因素进行了分析,结果表明：45°喷角比30°喷角喷射距离要远,但是30°喷角有利于回淤与流失量的控制。因此在不同的施工阶段,可调整喷射角度,达到最佳施工效果。     

弯曲河道方形桥墩紊流宽度数值模拟

弯曲河道流态复杂,修建桥梁后桥墩对河道流场改变较大,对船舶航行安全非常不利。采用格子Boltzmann方法模拟桥墩三维紊流流场,并结合大涡模拟和运动边界处理方法,分析不同来流、弯曲半径等条件下的方形桥墩三维紊流宽度,由此建立了相对紊流宽度与弗劳德数之间耦合关系。利用上述成果,以四川新西林大桥为例进行验算,并与长江航道规划设计研究院的研究成果比较。结果发现,该方法得出的桥墩紊流宽度略大,但数值趋于合理。     

耙吸挖泥船环保溢流筒不同角度环保阀数值模拟

为了解环保溢流筒在实船上的应用效果及控制策略,结合耙吸挖泥船的实际泥舱尺寸,采用CFX中的均相流模型,对泥舱中环保溢流筒不同角度环保阀进行数值模拟,得到环保阀不同角度时溢流筒内的气体体积分数云图。结果表明：1）环保阀可以明显减少空气进入溢流筒,其中环保阀水平夹角为30°时显著减少环保溢流筒气体含量。2）入口位置及环保溢流筒工作状态也影响溢流液中气泡含量。     

渠江丹溪口航道整治方案优化数值模拟*

丹溪口滩险治理是渠江航道整治的关键性工程。草街电站成库后水位上升及洪水冲刷导致江心洲左支汊发展和岸坡崩塌,严重危及右岸航槽稳定以及左岸居民财产安全。拟采取护岸、封汊、挑流和固滩的措施加以整治,提出了4个整治布置方案。采用二维水流数模和极限冲深公式对各个整治布置方案开展了多级流量计算,通过流速、流向和冲刷深度等指标进行综合比较,优选推荐整治方案：顺直斜坡式护岸阻止丹溪口左岸持续崩塌,锁坝防止左汊进一步变深变宽,江心洲头设置鱼嘴形护坝减小冲刷。研究成果可为渠江丹溪口航道整治工程设计提供科学依据。