船舶消防预案研究

文章对船舶火灾特点及灭火原理进行了分析说明,针对船上不同典型部位所发生的火灾,提出了消防预案,可用来指导船员的消防救援。     

舰船密闭舱室火灾模拟及防火设计

对舰船内部密闭舱室这一典型结构的火灾及火灾安全设计进行研究，并对密闭舱室内火灾发生后的蔓延情况进行了模拟计算，得出其火灾蔓延规律，总结出该类型结构的防火设计应该注意的方面，其结论能够对舰船内部密闭舱室及类似结构的防火设计起到帮助作用。     

舰船典型舱室气流组织数值模拟

针对舰船舱室空调系统的末端形式不同于民用建筑空调系统末端形式的特点,提出对采用布风器方式的舰船舱室的气流组织形式进行研究。采用计算流体动力学(CFD)技术,建立实船典型两人舱室的数值试验模型,根据舰船的实际边界条件对该舱室夏季设计工况和冬季设计工况下的气流组织进行数值模拟计算,并对典型截面的速度场及温度场进行分析。模拟结果表明:在夏季设计工况下,虽然布风器周围风速较高、温度较低,但舱内人员活动区域速度场分布较均匀,舱内风速小于0.3 m/s,温度场分布也较为均匀,温度约为26～27 ℃;在冬季设计工况下,除布风器周围风速较高、温度较高外,舱室大部分区域风速较低,小于0.2 m/s,温度约为20 ℃。无论是夏季还是冬季设计工况,采用布风器末端形式的典型两人舱室人员活动区域内的气流速度及温度均满足舒适性标准要求,结果验证了该典型舱室空调系统布置的合理性。

     

潜艇舱室内的火灾模拟及消防决策研究

目前研究火灾的模型由于不能很好地反映烟气的流动特性和温度场的分布,以及存在对非规则空间的局限性。采用GAMBIT对潜艇舱室非规则空间进行网格划分,运用N-S时均方程和双k-ε湍流模型对流场进行理论计算,结合燃烧化学反应为单步不可逆快速反应假设,对舱室内的火灾发展过程进行模拟。通过临界火灾发展和蔓延的临界时间制定消防决策。文章为潜艇的消防决策研究提供了一种实时可靠的研究方法。     

水面舰船附近气泡运动数值模拟

当气泡在自由面和水面舰船附近运动时,两者的存在均会对气泡脉动产生影响。基于不可压缩势流理论,采用边界元方法对边界积分方程进行求解。针对建立自由面需要大量的网格,且处理自由面与水面结构交界面时数值不稳定,采用考虑自由面效应的格林函数取代基本格林函数,通过与自由面附近气泡轴对称模型的计算结果进行对比,验证了该方法的有效性。通过对舰船结构附近的气泡运动射流特性进行模拟,发现当药包在舷侧和自由面附近爆炸时,气泡射流可能不会完全作用在舰船上,自由面效应的存在削弱了气泡的打击能力。     

舰船火灾区域模拟及烟气成分分析

利用舰船火灾区域模拟及烟气组分浓度的计算方法，研究舰船舱室火灾发生时舱室内的有害烟气成分随时间的变化情况，得出舱室内的有害烟气成分分布图，可供舰船消防设计和舰船消防管理参考。     

基于大涡模拟的大型水面舰船复杂风场数值模拟

基于大涡模拟LES和雷诺时均N-S方程RANS对不同风舷角下的大型水面舰船风场进行数值模拟,并采用Isherwood经验公式对其风载荷进行计算。将数值模拟结果与经验公式进行对比,验证LES和RANS二者对大型水面舰船风载荷预报的适用性。同时,对比分析基于LES法与RANS法模拟得到的不同风舷角下大型水面舰船的风场特性。研究结果表明：采用数值模拟法能获得合理的数值预报结果,而Isherwood法在部分风舷角下的适应性较差;采用LES法和RANS法得到的表面风压、流线和速度场差异不大,而涡结构差异较大;LES法能较好地捕捉到大尺度漩涡破碎生成小尺度漩涡,而RANS法仅能捕捉到少量长条结构的大尺度漩涡和涡鼓包。     

强制送风条件下舱室内池火的大涡模拟

利用烟气运动的大涡模拟方法和空间火蔓延与液体燃料受热蒸发相互作用,探讨了舱室内池火受强制送风条件的影响,计算出的火灾释热率、室内烟气温度、墙壁温度、烟气组分浓度和地面热流密度随时间的变化与试验符合。当排烟出口面积小时,尽管其位置低,强制送风使得排烟口处不会出现空气卷吸,送风不足时,送风口附近氧气浓度明显比其他区域高,火焰偏向送风口,此处顶棚和侧墙的壁面温度比其他位置要高。     

三防系统舱室密性及正压建立的研究

分析了舱室密性的相关因素，着重研究了舱室密闭后形成和维持５００Ｐａ正值的诸因素，提出了增压设备研制的主要技术要求。     

舰船大空间舱室火灾安全设计

为了研究舰船内部大空间舱室这一典型结构的火灾及舰船火灾安全设计，对大空间舱室内火灾发生后的蔓延情况进行了模拟计算，得出其火灾蔓延规律．总结出针对该类型结构的防火设计应该注意的地方，其结论能对舰船内部大空间舱室及类似结构的防火设计起帮助作用。     

舰船水幕防火分隔效果的试验研究和模拟计算

对舰船用大型水幕进行了防火分隔效果的试验研究和模拟计算，证明水幕能有效阻止火灾蔓延，降温隔热效果明显。试验验证了舰船水幕防火分隔的可行性和有效性，影响水幕防火分隔效果的主要因素是水幕用水量、厚度以及水幕水滴的直径，结果对舰船水幕防火分隔设计具有重要的参考作用。     

流速可控式新型生态鱼道的概念设计与数值模拟

鉴于传统鱼道适用范围窄、引鱼措施不完善、过鱼种类单一以及鱼道淤沙问题严重等缺陷,提出了一种流速可控式新型生态鱼道的概念设计模型,并结合大型通用流体力学计算软件Fluent对该新型生态鱼道进行数值模拟仿真研究。结果表明:通过调整鱼道中可旋转式隔板与边壁的夹角角度,从而改变鱼道中水流的流速大小,进而满足不同洄游鱼类对不同水流流速的适应要求。     

复杂结构阴极保护设计中电流屏蔽效应数值模拟仿真

复杂结构的阴极保护优化设计是实际工程中的一个难题,本文采用以边界元法为基础的数值模拟仿真技术,模拟计算潜艇上层建筑区域阻挡式和吸收式2类电流屏蔽效应的影响.研究结果表明,复杂结构阴极保护设计中结构电流屏蔽效应的影响随着遮挡物高度的变化而变化,当该遮挡物小于一定值后,阻挡屏蔽效应影响消除;气瓶等设备对保护电流的屏蔽效应明显,阻碍阳极提供保护电流.气瓶、高电位金属管路等设备与艇体间的绝缘措施良好时,不产生吸收式屏蔽效应;气瓶、高电位金属管路等设备与艇体结构间的绝缘措施失效时,将产生吸收式的屏蔽效应.对于潜艇上层建筑这种非常复杂结构阴极保护系统的设计,基于边界元法的数值仿真是一种有效的方法.     

Two-dimensional numerical simulation of water splash phenomena with and without surface tension

Two-dimensional numerical analyses were conducted and analyzed to simulate water splash produced by free falling object models starting from the resting position. The equilateral prism-shaped object models were allowed to fall onto the free surface of the water. The moving-particle semi-implicit (MPS) method was used to solve the unsteady Navier-Stokes equation for incompressible fluid flows with and without the surface tension effect. Froude numbers of 0.75, 1.0, and 1.25 were used with different model sizes for the entry velocity at the free surface. Splashes obtained by numerical computation closely agreed with the experimental results. The surface tension force, the Froude number, and the Weber number were found in these calculations to play major roles in determining various types of splash shapes. Model size was found to influence splash phenomena, even if the Froude number remained the same. The dependencies on these two nondimensional numbers and the fundamental law of similarity on water splash with and without the surface tension effect were thoroughly investigated in this research. Several two-dimensional numerical simulations are presented in this article to describe the hydrodynamic behaviors of water splash with and without the surface tension effect.     

管灌工程规划设计问题

管灌工程的规划设计,制约着工程投资,效益和运行管理等多方面指标。其规划设计理论和方法与传统的灌溉工程基本相同。如灌溉制度、机井工程、田间工程和用水计划等。但是,管灌工程规划设计也有其特殊性。笔者针对管道系统能耗;管道输水形式;航空航天工业部系统布置;管网优化设计和管道结构设计等问题。探讨了有关结论和数学表达式,供生产和科研工作参考。     

基于数值模拟和模型试验的泥泵优化设计

结合数值模拟和模型试验,基于流体仿真软件,采用标准k-着湍流模型,模拟大型泥泵的三维流场,预测泥泵的水力性能,并采用增大叶片包角,减小叶片出口角、调整叶片型线等方法对叶片进行优化,最高水力效率达到86%;基于相似定律,按照1颐4的比例设计制造模型泵,在试验台上进行外特性试验。结果证明,优化设计的大型泥泵效率与预测相符,验证了高效泥泵的设计方法。     

The stabilization control of underactuated surface vessels

The problem of stabilization control of underactuated surface vessels with two independent control inputs is in vestigated inthis paper. Through transformation, a cascade property of the system is revealed. And the original nonlinear system could be divided into two subsystems: a linear subsystem and a nonlinear subsystem. The stabilization laws are derived for the two subsystems separately. A smooth time - varying feedback stabilization law with exponentially convergence rate is obtained. The proposed stabilization law guarantees all the system states converge to the equilibrium exponentially. The aim of stabilization control of underactuated surface vessels is achieved. At last, the effectiveness of the proposed algorithm is illustrated by simulation tests.     

潜艇锥柱典型节点表面裂纹扩展数值模拟

锥柱结合处是潜艇结构疲劳破坏的热点区域。本文以潜艇锥柱结合壳结构典型节点为研究对象,以断裂力学为理论基础,使用APDL语言对ANSYS软件进行2次开发,分析潜艇耐压壳结构典型节点表面裂纹在交变载荷作用下的扩展过程,并与试验结果进行对比,结果表明本方法可较好地模拟表面裂纹的疲劳扩展。     

基于数值模拟技术的超大型基坑排水设计及优化

基于多哈新港大型内挖式码头项目,将传统的基坑排水设计方法与现代的有限元分析技术结合,针对超大型基坑开挖的工程特点,对影响工程进度的关键因素——降排水设计进行分析。对原有规范中根据实际情况与设计经验进行取值的深井井深与井间距利用有限元软件进行模拟分析,从而给出优化建议,提高了设计的可靠度。结果表明,数值模拟技术的应用起到了节约设计成本、优化设计方案的重要作用,这种传统与现代方法相结合的设计模式对于类似的项目实施有着很好的借鉴意义。     

压载水旋流预处理单元的优化设计与数值模拟

压载水管理公约 D2对压载水中颗粒物粒径范围及含量做出了明确规定。为满足此规定,水力旋流器逐步开始应用于船舶压载水处理系统中。为了提高水力旋流器的分离效率,通过改变水力旋流器的入口结构对水力旋流器进行优化,即将入口结构设计为阿基米德螺线形入口来增加流体转动速度,降低能量消耗,从而提高分离效率。应用 Fluent软件,结合雷诺应力模型（RSM）和混合多相流（Mixture）分析方法,对优化前、后的水力旋流器进行固-液两相流数值模拟。模拟内容包括水力旋流器内的速度分布、固相体积分数分布以及分离效率等。通过对比2种模型的模拟结果,说明优化的水力旋流器内部的流场速度以及分离效率均有一定的提高,达到了优化目的。