水动力管路导流降噪装置设计研究

文中对船舶管路系统中广泛存在的某三通管路流动进行研究分析,并根据各管路流场分布设计了导流降噪装置。采用Fluent商用软件对三种三通管路及加装导流降噪装置后的流噪声进行了仿真计算,计算结果表明本文设计的导流装置能够改善流场紊乱状态,进而降低管路流噪声。     

方圆过渡入口烟道流场优化及阻力特性的数值研究

方圆过渡通道是一种常见结构形式。本文建立了高速烟气流经方圆过渡烟道的三维数值计算模型,选用标准k-ε湍流模型,压力速度耦合采用SIMPLE算法,方程离散采用二阶迎风差分格式。计算得出方圆过渡烟道内部流场的速度分布情况。由于原设计通道内流场欠佳,基于烟道出口速度的均匀性,给出提高烟道高度和加装导流板2种对流场进行优化的措施。并进一步考察加装导流板之后对通道的阻力影响。计算结果表明:由于弯曲面的存在,在近壁面会形成涡流。在合适位置加装导流板不仅可以均匀内部流场,而且可以降低流场阻力。数值计算方法的正确性通过对一种标准中可查的结构进行计算对比得到验证。从而提出了一种针对方圆结构烟道流场及阻力特性计算的新方法,可为工程设计提供有益参考。     

导流板设计方案的数值模拟与试验研究

针对船舶柴油后排气在烟道内流动时易在拐角处形成大量气体涡旋且存在速度差明显的工程实际问题,特对烟道第二个拐角展开优化模拟分析,以期获得很好的系统流场均匀性。在圆弧型烟道拐弯处设计6种导流板填充方案,分析烟道内混合气体流速和压损的变化趋势,寻求最佳的优化方案。此外,根据模拟结果,搭建试验平台,通过试验来验证数值模拟的正确性。结果表明,在圆弧型烟道中,布置3块变弧长导流板对气体的引流效果最好,此时出口流速差值最小,压损最低。     

关于水泵进口流场均匀装置的研究

针对水泵进口流场的不均匀性,设计3种流场均匀装置.数值仿真和试验研究表明,矩形格栅式的流阻系数是导流体式和同心圆式均匀装置的3倍以上,截面轴向速度角是影响流场均匀性最主要的因素,3种流场装置均能够明显增加进口截面的轴向速度角.导流体1D在进流状态较差时,能够有效的降低水泵出口叶频线谱,且在水泵进流状态较好时无明显恶化进流流场现象,具有较广的适用范围.     

循环水槽弯管导流形式三维数值模拟研究

为探讨弯管与导流片形式对流场品质的影响,基于RANS方程结合RNG湍流模型对水平循环水槽的弯管导流形式进行三维数值模拟,对出口处速度均匀性及弯管处压强分布进行比较分析。依据数值模拟结果,将非均匀布置导流片形式应用于实际水槽建造中,结果显示流场品质得到了明显的改进。     

关于水泵进口流场均匀装置的研究

针对水泵进口流场的不均匀性,设计3种流场均匀装置。数值仿真和试验研究表明,矩形格栅式的流阻系数是导流体式和同心圆式均匀装置的3倍以上,截面轴向速度角是影响流场均匀性最主要的因素,3种流场装置均能够明显增加进口截面的轴向速度角。导流体1D在进流状态较差时,能够有效的降低水泵出口叶频线谱,且在水泵进流状态较好时无明显恶化进流流场现象,具有较广的适用范围。     

压载水UV处理装置优化设计及实验研究

IMO制定的压载水处理D2标准已对颗粒物和细菌及微生物的数量等做了明确的规定,利用紫外线杀菌具有高效、洁净、方便的特点。提出了对原有的UV处理装置内增加了进出口导流板和筒体内平面导流板,它改善了UV处理装置内的流场分布和辐照剂量的均匀性。模拟结果显示,优化后的装置它的平均流速为1.18m/s,低于原先的2.43m/s平均流速,使辐照时间增加了1.030s,辐照剂量呈正态分布。通过生物实验测试,验证了优化后的装置能将10~50μm生物数量控制为平均0.02cfu/ml,50μm以上生物数量控制为2.33cfu/m3。在紫外灯管数量及功率未增加情况下,它节约了处理时的能耗,达到了理想的杀菌效果。     

基于数值模拟方法的导流片和蜂窝器对空泡水洞工作段流场的影响研究

通过求解RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程,对某中型空泡水洞工作段的流场特性进行数值模拟,并将所得结果与试验测试结果相对比,验证该数值模拟方法的可行性。采用该数值模拟方法分别对不含蜂窝器、不含蜂窝器和导流片的空泡水洞模型进行数值模拟,并对这2种模型的流场特性及工作段流场的不均匀度和湍流度的数值计算结果进行对比,分析导流片和蜂窝器对空泡水洞工作段流场特性的影响。计算结果表明,蜂窝器和导流片对保证空泡水洞工作段水流的速度和流动均匀性具有重要作用。     

可溶性聚合物对90°弯管内流动特性的影响规律分析

考虑到聚合物的添加会显著改变弯管内的湍流结构,且影响出口直管段流场均匀性的特性,基于直接数值模拟方法分别对魏森贝格数为0和2时的90°弯管内部流动特性进行分析,结果表明,数值模拟得到的弯管内部流速分布与试验测量规律一致,验证了直接数值模拟方法的可靠性,此外,聚合物的添加会促进弯管内迪恩涡的发展,加剧弯管内部的二次流动,使得同一截平面处弯管外侧的最大轴向流速要高于未添加聚合物时的工况;并且聚合物的添加使得迪恩涡逐渐向出口直管段延伸,会降低出口直管段的均匀度。     

基于AMESim和Fluent的载流管道系统降噪研究

针对某载流管路,采用AMESim和Fluent相结合进行仿真计算,对指定管路流噪声进行计算。设计出相应的低噪声水动力管系附件,并对管路加装导流降噪装置前后进行声学分析和评估。结果表明,该导流装置改善了管道相应位置的流动状态,对于相应的管路有较好的降噪效果。     

高雷诺数下加装导流板的圆柱绕流数值模拟

长圆柱结构在水流冲击和波浪作用下,后端不断产生周期性的漩涡脱落,其诱发的涡激振动会引起结构疲劳损伤,从而破坏结构。在圆柱结构迎流区和尾迹区加装导流板之后,通过阻碍上下剪切层动量交换,延迟边界层分离,从而有效抑制圆柱涡激振动现象。利用数值模拟研究了二维加装导流板的圆柱受力特性。采用k-ω湍流模型,对高雷诺数流动状态(Re=10~6)下的二维导流圆柱在不同迎流速度、及不同迎流角度下所受阻力和升力进行了计算。     

船用废气涡轮增压器压气机内部流场数值研究

利用三维数值模拟技术对某型船用柴油机废气涡轮增压器压气机内部流场进行了数值分析,得到了额定转速下压气机内部流道气体流动情况。分析了压气机转子流道流场和径向扩压器流道流场,得到了主要气动参数分布。数值分析表明,在额定工况下离心叶轮内靠近叶轮出口处以及径向扩压器流道内流体均存在跨音速流动区域,同时在扩压器叶片吸力面下游位置存在低速涡流区域;压气机转子流道和扩压器流道的相互干扰及叶顶间隙的存在是导致压气机内部出现流动分离的主要原因。     

一种环保的水下封闭扩散式铺砂装置的水力方案设计

在填海造地工程中需要通过吹填完成水下铺砂,以往的施工工艺在进行水下铺砂时容易造成水体污染,同时吹填区铺砂浓度与砂土粒径分布很不均匀。介绍一种环保的水下封闭扩散式铺砂装置,该装置根据水动力学原理设计,采用封闭的扩散式加内部导流板的结构形式,实现水下大面积高效率环保铺砂作业。该水下封闭扩散式水力铺砂装置由进口段、扩散段和内部导流板组成。采用计算流体动力学(CFD)方法,以清水为介质对铺砂装置内部流动进行数值模拟,分析不同导流板设置对铺砂装置流动特性、铺砂均匀度的影响。最终设计的水下铺砂装置具有施工环保、结构简单、单程铺砂面积大、铺砂效率高、铺砂均匀等优势。     

某油船漩涡发生器的伴流场和激振力数值分析

某型苏伊士油船尾部流动分离明显,舭涡较强,桨盘面伴流均匀性较差.通过对该船尾部流场进行数值分析,开发、设计了漩涡发生器装置,以改善桨盘面伴流均匀性,降低船体尾部振动.对安装该装置前后的该油船的伴流、激振力性能进行对比计算,分析该装置的流场适配性,并进一步对船体尾部激振力数据进行傅立叶分析,验证该装置的减振效果.     

低噪声控制阀优化设计及试验验证

控制阀在舰船管路系统中运行时受流体激励产生振动噪声,抑制阀门节流口空化及降低阀内流动脉动是低噪声控制阀设计的关键。该文基于计算流体动力学方法,以某型分层迷宫式控制阀为对象,进行了低噪声的优化设计。优化设计方案采取了一系列有利于抑制空化、均匀流场并降低流动脉动措施,包括应用双层渐变开孔阀套、入流整流装置、阀芯吸振装置、出流导流装置等。优化设计方案的流动计算分析结果表明,优化设计方案有利于降低振动噪声源。通过对普通控制阀、分层迷宫式控制阀和新型低噪声控制阀台架试验对比结果表明,相同水力状态下新型低噪声控制阀水动力噪声、振动响应和空气噪声皆显著降低,优化设计方案得到了试验验证。     

高速船用汽油机缸盖水套CFD分析及优化

本文以某高速船用汽油机气缸盖做为研究对象,利用CFD软件对气缸盖内冷却液流动及传热过程进行流固耦合模拟,分析并评价了该汽油机气缸盖的冷却性能,并针对冷却水套缸垫上水孔提出优化方案。结果表明：气缸盖温度分布不均匀,最高温差约137K,缸盖水腔局部区域流动分布较差,鉴于此,本文依据正交设计方法提出了9种对缸垫上水孔尺寸及位置的优化方案,对比改进后的气缸盖温度场、流场结果,选择出最佳改进方案;改进后,水套内冷却液流动更好,冷却性能得到了改善,有效的降低了气缸盖壁面的温度。     

耙腔流场分析与结构优化

针对耙吸挖泥船的耙头在挖掘黏土时，其内部流场情况不明晰的问题，本文对耙腔内部流场进行了仿真计算、分析及优化。采用计算流体动力学(CFD)值模拟计算技术，分析新老耙头的总压差、静压差及截面流速的变化情况。得出设置反弧形导流板后，腔体内部漩涡区域减少，能量损失降低，清水流动性能提高。结果表明：新耙头内部设置流线型腔体，可使流动平顺，输送阻力降低，截面流速趋于合理。其各项性能均优于老耙头。     

反渗透海水淡化电机泵冷却流道流场特性分析

针对船舶或海上平台安装空间狭小的问题,基于集成化思想和柱塞泵的基本原理,提出一种集电机、柱塞泵、增压泵和能量回收装置于一体的反渗透海水淡化电机泵,其中自冷却流道作为原海水循环流道,用以带走电机定转子产生的热量,保证电机泵整体的热平衡,突显出电机泵的结构紧凑,节能高效、低噪音等优点.通过流场分析技术,获得冷却流道主要结构参数对其内部低压原海水流动速度及流动均匀性的影响规律.研究表明,自冷却流道腰形孔周向开度角和径向宽度的增加,会导致自冷却流道内低压原海水的流动速度有所下降,但同时会使得自冷却流道的通流面积有所增加,从而在保证电机泵壳体的散热效率不受影响的同时进一步提高自冷却流道内低压原海水流动的均匀性,进而提高电机泵壳体散热的均匀性.     

带流水孔潜体流场数值模拟

本文通过求解RANS方程,结合PISO算法与k-ω湍流模型,数值模拟了带有两种不同形式流水孔(纵缝式与格栅式)潜体的内外流场.数值模拟给出了流水孔流场的精细结构,计算并分析了潜体各个壁面上阻力成分的大小与成因.计算得到的流水孔阻力增量与试验值吻合较好.对计算结果的分析表明:流水孔引起的阻力增量主要集中在导流板与流水孔壁上;内部空腔壁上的阻力值是可以忽略的小量;涡旋流动主要集中在导流板之间;流水孔阻力系数随雷诺数的增加而趋于一稳定值.计算结果表明,本文中使用的方法可用于模拟流水孔内外流场.     

燃气轮机排气引射装置数值模拟

对燃气轮机排气引射装置进行了三维数值模拟,采用非结构网格、Realizable κ-ε湍流模型求解三维N-S方程组,得到了全流场速度、压力、温度等的分布情况,并进行了详细分析。结果表明所采用的数值模拟方法较为准确,能充分反映排气引射装置的流场发展情况。对排气引射装置设计具有指导意义。