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。     

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。     

2×1000 吨级水力式升船机布置及运行特性仿真分析*

水力式升船机是我国发明的一种新型升船机,尤其适合大吨级、大水位变幅的升船机建设,具有广阔的应用前景。依托岩滩扩能工程,提出2×1 000吨级水力式升船机的总体布置形式,创新了水力驱动系统,在保证塔柱结构稳定性的前提下,改善竖井水流条件,保障平衡重同步、稳定升降,并利用一维数学模型计算分析船厢运行特性。计算结果表明,千吨级水力式升船机的设计合理、可行,可为类似工程提供参考。     

水管路系统低噪声配置研究

管路系统的水力功能和振动噪声性能相互影响皆为设计目标。舰船领域中冷却水管路系统长期开启,管路系统振动及船外辐射噪声受到关注。为实现船外辐射噪声的控制,有必要建立水力和声学的协调设计技术。文章以低噪声配置原则为管路系统设计指导,基于复杂水力管网计算方法进行管系合理配置,基于管系等效水梁及管系—船体声固耦合整体建模方法进行振动及船外辐射噪声计算评估,形成了水力与声学协调的管路系统低噪声配置技术流程。以典型冷却水管路系统为对象,初步测试验证了配置原则和计算方法。     

船闸短廊道和三角门门缝联合输水的水力计算

结合依托的船闸工程,提出了短廊道和三角门门缝联合输水的水力计算方法,并通过对输水系统的水力计算分析,确定了阀门处廊道断面尺寸,提出了具体的输水系统布置,确定了输水阀门的开启方式。建立了短廊道和三角门门缝联合输水的输水过程数学模型,并采用该数学模型计算了船闸输水水力特性。水力特性计算结果表明,进行输水系统布置时,将短廊道和三角门门缝分开考虑进行计算分析是合适的,各项水力特征值满足设计和规范要求,并且该输水方式可提高船闸运行效率。     

基于细分曲面的船体曲面造型及静水力参数计算

提出采用细分曲面进行船体曲面造型,结合多边形及多面体的几何特性计算公式进行船舶静水力性能参数计算新方法。推导并整理出两套多边形及由三角单元围成的多面体的几何特性计算公式。根据文中方法对一组数学船型的部分静水力参数进行计算,并将计算结果与精确解进行比较,验证该方法的有效性。同时与传统的辛普生法、Maxsurf软件计算方法作了比较,说明所提出方法的有效性和通用性。     

区域冷却系统流量平衡技术

针对船舶区域冷却系统的变流量特性,引入区域冷却系统流量平衡技术,给出了一种利用静态平衡阀和流量调节阀进行静态、动态水力平衡的控制方法和控制策略。结合某船情况,进行区域冷却系统设计,针对典型区域,进行区域冷却系统仿真计算,确定管网调节部件的关键参数。搭建区域冷却系统典型试验台架,对典型管路开展水力平衡控制试验,验证流量平衡控制的有效性和系统设计方法的正确性。     

基于CATIA的船体参数化建模及稳性计算

基于CATIA的二次开发,提出了一种基于船舶AutoCAD型线图自动生成船舶三维实体模型和计算稳性的方法,该方法避免了大量的人工建模和计算时间。利用VB编程,基于型线图自动提取船体的三维点坐标,实现了船舶主船体线框模型、曲面模型和实体模型的快速自动生成,基于实体模型自动获取船体的BOM信息,并进行了船舶静水力和大倾角稳性的自动计算计算。最后,通过一个实船算例验证了该方法操作简单,计算迅速,较之传统计算方法结果更加精确可靠,具有较大的工程应用价值。     

大型豪华邮轮压载系统管路仿真分析

以某大型豪华邮轮的压载系统为研究对象,基于CFD方法,利用Flowmaster建立一维管路模型,采用理论公式计算对比软件建模仿真的方法验证压载泵特性参数的准确性,同时在考虑阀门开度和压载舱相对高度等特殊节点参数选择的基础上分析邮轮压载系统压排水时的水力特性规律。仿真结果表明,采用CFD方法仿真分析邮轮压载系统管路布置是合理准确的,规定时间内系统的压排水量以及节点支路流量的变化规律能满足压载系统的布置要求。     

景洪水力式升船机岔管群结构设计

岔管群是水力式升船机输水系统的重要组成部分,其布置及设计较复杂。针对景洪水电站水力式升船机岔管的受力特点,采用数值计算方法对水力式升船机典型的三分梁式岔管及四通岔管进行敏感性分析。结果表明:岔管的结构形式合理可行,满足水力式升船机输水系统布置的要求。研究成果可为水力式升船机岔管群结构设计提供科学依据。     

粗、砾砂水力输送特性试验

粗、砾砂水力输送具有其特点,现有的水力计算模型用于计算该类土质的水力损失和临界流速的适用性有待进一步检验。针对马来西亚新山碧桂园吹填工程中输送阻力大、堵管风险大的问题,采用大比尺、两相流动输送试验平台开展水力输送特性试验,测试不同流速、浓度情况下的水力损失,并采用高速摄影的手段观测砂土在管道内的移动形态。通过对试验数据的统计、拟合分析,研究水力输送阻力、临界流速、平均滑移率特性,提出一种用于计算该类土质的水力阻力、临界流速计算模型,并将得到的计算模型应用于实际工程中。     

舰船中央冷却系统管路流动仿真分析研究

舰船中央冷却系统是一个大型的、复杂的流体网络系统.采用流体系统仿真软件FLOWMASTER对舰船中央冷却系统建立仿真模型,进行稳态和动态工况的计算.通过稳态工况计算验证舰船中央冷却系统设计的合理性,并在此基础上模拟变工况下中央冷却系统管路参数的动态变化特性.仿真模型计算了一些实船调试中可能出现的情况,为实船中央冷却系统的调试指明了方向,确保高效、可靠、顺利地完成调试工作.     

无键螺旋桨液压安装方案分析

针对新造大型船舶无键螺旋桨液压安装过程中的油压控制问题,以某型集装箱船为研究对象,根据船级社规范对推入量和油压进行理论计算,并建立桨-轴无键联接的三维模型,运用ANSYS有限元法对推入量和油压进行仿真分析。通过理论值和仿真值的对比分析,结果表明,理论计算的推入量可以保证螺旋桨无键联接的可靠性;桨毂的等效应力大于桨轴的等效应力,接触边缘区域的应力存在奇异性。得到液压安装过程中的p-S(油压-推入量)曲线,提出一种无键螺旋桨液压安装方案,为无键螺旋桨液压安装控制系统的设计与研发提供理论依据。     

景洪水力式升船机运行与检修

水力式升船机是我国具有自主知识产权的新型升船机,目前没有相关的运行与维护标准或规程可供借鉴。基于景洪水力式升船机建设、调试及试通航长期的工程实践,阐述景洪升船机集控与现地、自动与单步等多种运行方式和操作流程,总结升船机运行重点检查事项与安全控制指标,提出设备维护检修重点,可为水力式升船机运行维护管理提供参考。     

景洪水力式升船机水力驱动系统设计

水力驱动系统是水力式升船机的核心,其设计的优劣直接影响升船机的提升效率与运行安全。依托景洪水力式升船机工程,通过水力驱动系统充泄水过程非恒定流数值仿真分析,提出水力驱动系统合理的布置与结构设计、阀门变速开启方式;通过物理模型试验对输水管路进行水力优化,提出增加顺直段长度和连通廊道以提高竖井水位的同步性;在此基础上,综合考虑多方面因素,给出景洪升船机水力驱动系统的进出水口、输水管路、竖井等详细设计,可为该类型升船机的水力驱动系统设计提供借鉴。     

水力式升船机塔楼结构分析

塔楼结构是升船机的主体建筑物,针对景洪水电站水力式升船机塔楼的受力特点,采用数值计算方法及模型试验方法对水力式升船机塔楼结构进行深入研究。结果表明:数值计算结果和模型试验结果基本一致。通过施工完建后的相关监测结果对该设计进行论证,可为同类水力式升船机的塔楼设计提供借鉴。     

基于顶举法的船舶推进轴系负荷测试方法研究

船舶推进轴系负荷测试是轴系安装过程和检验过程中不可缺少的环节,通过有效的检验方法,检测中间轴承以及主机的主轴承所承受的实际负荷是否在理论计算允许的范围之内。本文介绍了基于顶举法的轴承负荷测量原理、测量过程和计算方法。经过实船数据的测量计算,并与应用电阻应变片法测量数据比较和分析,说明该方法在船舶推进轴系负荷测试的可行性和经济性。     

打桩船功率匹配及恒张力控制液压系统的设计与仿真

结合中交二航局筹建的110 m打桩船的动力配置和技术参数,完成该打桩船功率匹配及恒张力控制液压系统的设计。基于AMESim仿真软件平台,建立打桩船移船绞车液压回路和桩架变幅液压回路的综合仿真模型,并进行系统数值仿真和分析。结果表明:所设计的系统能简化液压设备的管道配置,且具有功率利用合理、沉桩定位准确和安全可靠等特点,可为110 m打桩船的研制及国内其他大型打桩船的改造提供参考依据。