舰船舱室挥发性有机化合物的释放速率研究

[目的]为保障舰员健康与舰船的安全运行,应对以挥发性有机化合物(VOC)为代表的舱内空气污染物进行有效控制。污染物的释放速率是表征舱室空气质量的关键参数之一,但目前在该方面的研究还较为欠缺。[方法]基于常规室内环境污染速率测试方法,结合舰船舱室特点,通过Tenax-TA采样管富集采样、ATD-GC/MS分析和集总参数模型拟合,对舱室内以苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)为代表的VOC释放速率进行研究。选取某舰船典型舱室为研究对象,开展封舱与通风工况下BTEX的释放速率测量试验。[结果]结果表明:通风工况下,该舱室二甲苯和挥发性有机化合物总量(TVOC)的平衡浓度均超出了室内空气质量标准,应加强污染源头控制或改善通风净化效能;封舱工况下(舱室环境浓度与通风工况接近),除浓度较低的苯以外,BTEX的释放速率与通风工况下的测试结果吻合较好。[结论]该研究初步建立了适用于舰船舱室的VOC释放速率测量方法,可为其污染特征评估与通风净化系统设计提供参考。     

大型LNG船发电机室的燃气管线泄漏分析北大核心CSCD

[目的]目前,由双燃料发动机组成的电力推进系统是大型液化天然气(LNG)船的主流推进方式,必须对爆炸性可燃气体进行安全可靠性的定性、定量评估,以规避潜在风险。[方法]以某双燃料电力推进大型LNG船发电机室为研究对象,对其内部不同区域的燃气(天然气)泄漏工况进行模拟分析。根据泄漏发生的形式、位置和速率等定义危险泄漏工况,选择雷诺应力模型为湍流模型,采用计算流体力学(CFD)软件Fluent对发电机室燃气供应管线的5个泄漏点进行持续泄漏模拟计算,并将泄漏扩散结果与舱室通风的流场速度分布相结合,得到不同区域发生泄漏后的天然气扩散趋势和浓度分布。[结果]根据仿真模拟结果优化了可燃气体探测器布置方案,并明确了排气风机无需进行防爆设计。[结论]研究结果可为有限空间内通风条件下的可燃气体泄漏事故分析防范提供参考,并且适用于燃烧爆炸破坏的定量评估,用以指导结构强度设计。     

大型LNG船发电机室的燃气管线泄漏分析

[目的]目前,由双燃料发动机组成的电力推进系统是大型液化天然气(LNG)船的主流推进方式,必须对爆炸性可燃气体进行安全可靠性的定性、定量评估,以规避潜在风险。[方法]以某双燃料电力推进大型LNG船发电机室为研究对象,对其内部不同区域的燃气(天然气)泄漏工况进行模拟分析。根据泄漏发生的形式、位置和速率等定义危险泄漏工况,选择雷诺应力模型为湍流模型,采用计算流体力学(CFD)软件Fluent对发电机室燃气供应管线的5个泄漏点进行持续泄漏模拟计算,并将泄漏扩散结果与舱室通风的流场速度分布相结合,得到不同区域发生泄漏后的天然气扩散趋势和浓度分布。[结果]根据仿真模拟结果优化了可燃气体探测器布置方案,并明确了排气风机无需进行防爆设计。[结论]研究结果可为有限空间内通风条件下的可燃气体泄漏事故分析防范提供参考,并且适用于燃烧爆炸破坏的定量评估,用以指导结构强度设计。     

潜艇微氢环境中柴油燃烧动力学特性

采用理论分析和实验方法分析潜艇蓄电池在无温度补偿的浮充工况下的析氢和析氧过程,结合Arrhenius化学反应速率公式,对析氢速率、析氧速率随温度变化的规律进行指数拟合分析,发现在无温度补偿(冷却或加热)条件下,新、旧潜艇铅酸蓄电池在浮充工况时,蓄电池电解液温度都将迅速上升,并在一定时间后趋于稳定值。与旧蓄电池相比,新蓄电池温度上升速率比旧蓄电池快,析气速率与温度的关系无法满足阿累尼乌斯反应速率公式。     

舰船舱室通风系统效能评估

大型舰船舱室多采用半封闭或全封闭式设计,需要通过机械通风系统对舱室进行通风换气。本文根据大型舰船舱室密闭环境特点,结合2艘典型舰船舱室通风系统换气效果试验,建立舱室通风换气的数学模型,计算对比了通风换气期间舱室污染物的浓度变化情况,并提出有效通风量作为性能参数来评估舱室通风换气系统效能,直观地反映舰船舱室通风换气效果。该研究可为舰船舱室通风系统的设计及优化提供一定的指导。     

某舰用变压器在线监测与故障诊断系统研究

[目的]舰船变压器是大型舰船综合电力系统安全、稳定、可靠运行的关键,故应避免出现严重故障。[方法]基于高级精简指令集计算机(ARM),构建变压器状态在线监测与故障诊断系统。通过抗干扰和数据处理,用以保证实时、可靠、准确地获取运行状态数据;通过诊断系统数据分析,以准确预测和判断故障类型并报警,从而保证系统及时动作以防止故障扩大化;通过屏幕化显示,用以提高调度员对变压器运行状态的准确把握能力。[结果]Multisim仿真建模分析与现场运行测试结果表明:该系统可以准确采集变压器的运行状态数据,判断故障类型,并实时反馈给集控中心,从而制定合理的控制策略和规划调度方案,保证舰船综合电力系统正常工作。[结论]研究成果可为舰用变压器在线监测与故障诊断提供参考。     

船舶舱室空调送风优化技术

为提高舰船居住舱室热舒适性,对现有的舰船典型的居住舱室内的气流组织进行优化。通过分析舰船典型居住舱室的热工参数,对舱室进行简化建模。采用k-ε湍流模型对船舶居住舱室的空气流动建立数学模型,并应用计算流体力学软件进行数值计算,得出了居住舱室的温度场、速度场的分布,据此通过改变风量分配和风口的型式以及优化布置来设计出合适的...     

基于马尔科夫过程的舰船维修船坞数量需求评估方法北大核心CSCD

[目的]保障资源预测一直是舰船综合保障的重点和难点,针对舰船维修船坞需求,提出一种支持船坞数量需求评估的模型和方法。[方法]基于马尔科夫过程,通过分析舰船船坞使用系统的特征,建立舰船维修船坞数量需求的马尔科夫数学模型和评价指标,并通过案例分析验证评估方法的有效性。[结果]算例分析表明,评估模型较好反映了舰船维修需求和船坞数量对系统状态的影响,评价指标反映的最优船坞数量与工程实际吻合性好。[结论]研究表明,提出的维修船坞数量需求评估模型能较好地反映物理过程和工程实际特点,可为决策分析提供理论支持,具有较好的实践意义。     

损管训练模拟系统在舰船中的应用研究

基于舰船六自由度运动模型,提出Vegar环境中舰船运动模型的数学表示及其C＋＋语言描述方法,构建基于Vegar[1]的交互式舰船六自由度三维实景仿真系统,解算破损状态下舰船的参数,拟合破损舰船静稳度曲线,反映舰船在破损状态下的浮性与稳性特征,提供多样化的损管决策方式,训练指挥员对破损的处置能力,评估损管决策方案的科学程度,提高指挥员组织指挥舰船损管的水平。     

基于STM32+W5500的双环网磁场数据采集技术

[目的]为了实时获取某舰船外部环境中不同方向的多个磁场信号,用于制定舰船消磁的合适方案及为舰船实现磁隐身提供数据基础,构建一种分布式双环网数据采集系统。[方法]该系统基于ARM嵌入式架构,将STM32F4系列芯片作为微控制器,实时获取现场128个通道的磁场数据,借助以太网通信技术将数据传送至集控中心/上位机。[结果]该系统能够按照既定的处理策略,对舰船各个不同部位的磁场数据进行预处理,然后通过光纤双环网传送到集控中心/上位机供后续处理。[结论]现场运行测试表明,该数据采集系统能够可靠、准确、实时获取现场的多通道、大数据,具有推广应用价值。     

船舶空调通风系统设计中的CFD应用

采用计算流体动力学(CFD)手段来优化空调通风系统的设计是一个新的课题和尝试。本文介绍了采用CFD方法,就目前708研究所为康菲公司设计的30万吨FPSO变压器室的通风案例,对变压器室的气流场进行分析,提出通风系统的优化设计方案,实现了在相对小风量下保证变压器正常工作的环境温度的目的。     

舰船典型舱室装修后挥发性有机化合物的实测与分析

选取装修结束并持续通风3天后的某舰船典型舱室为研究对象,在码头停泊状态采用Tenax TA采样管富集采样和ATD-GC/MS方法测量舱室挥发性有机化合物(VOCs)的释放特征,利用NIST08谱库和标准物质进行定性和定量分析。研究发现,装修后舰船舱室环境VOCs浓度水平显著高于装修前,舱室封闭期间(4 h)典型苯系物和总挥发性有机化合物(TVOC)释放速率基本恒定,其中浓度最高且释放速率最大的VOCs包括二甲苯、环己酮和乙苯等。因此,建议加强舰船装修期间的材料使用和施工工艺管理,从源头上控制装修污染,并在装修过程中和结束后加强通风。     

舰船进气格栅隐身性分析及灵敏度计算

[目的]舰船进气格栅的几何参数众多,对所有几何参数开展雷达波隐身性优化的计算成本过大,为此,需掌握格栅雷达散射截面(RCS)灵敏度较大的几何参数序列。[方法]以某典型舰船进气格栅为研究对象,开展进气格栅参数化建模、电磁散射计算参数设定和计算方法研究,利用中心有限差分方法计算各几何参数对屏蔽效率的灵敏度。[结果]获取了各几何参数下的雷达波散射特性变化规律和进气格栅隐身优化的几何参数序列,验证了构建的舰船进气格栅隐身性分析及灵敏度计算方法的合理性和可行性。[结论]分析计算结果可应用于舰船进气格栅的雷达波隐身优化设计中。     

液化气船液货区域通风设计

针对液化气船液货区域通风系统设计的独立性和特殊性,在满足设计规范的前提下,计算分析液货区域中安全处所和危险处所的风量与系统布置,结合计算及典型案例探讨,电动机室的通风压力计算和设备选型方案.     

基于数字孪生的舰船动力系统智能运维技术北大核心CSCD

[目的]为提高舰船动力设备的可靠性并降低维护成本,研究基于数字孪生的舰船动力系统智能运维技术及实现方法。[方法]首先,根据模块功能及结构体系需求,建立数字孪生特征的动力系统智能运维架构;然后,通过工况标杆库建立、控制参数智能寻优以及运行自优化,实现基于综合平稳度的智能控制技术;最后,根据基于知识、基于模型及基于大数据驱动的故障诊断方法,实现复杂系统综合故障诊断技术,形成以数字孪生为技术特征的动力系统智能运维体系。[结果]动力系统智能运维平台的应用案例验证了实现智能控制、故障诊断功能的可行性。[结论]研究成果可为舰船智能机舱的研究和设计提供参考。     

舰船排烟参数对排气烟羽中波红外辐射特征影响分析

[目的]排气烟羽辐射是舰船红外辐射的重要组成部分,分析排烟参数对红外辐射特征的影响对发展舰船隐身和反隐身技术具有重要作用。[方法]利用气体辐射逐线法模型求解含气体的辐射传递过程,计算得到不同排烟温度和流量条件下的红外辐射图像,并分析排烟参数对辐射亮度、光谱辐射强度和3～5μm波段的总辐射强度的影响。[结果]结果表明,排气烟羽在4.18和4.43μm处具有明显的强度峰值,而在4.26μm处具有明显的强度谷值。[结论]排气烟羽的红外辐射特征受排烟温度的影响较大,受排烟流量的影响较小。     

运动状态下舰船本体X波段RCS统计特征分析北大核心CSCD

[目的]为明确舰船运动对实船雷达散射截面(RCS)测量统计结果干扰的情况,开展各种运动状态下舰船本体X波段RCS的统计特征分析。[方法]构建低海况运动状态下舰船本体动态RCS仿真方法,以DTMB 5415水面舰船标准模型为基础,构建水动力仿真和电磁散射统一模型,获取在水平入射方向上X波段雷达波探测的舰船动态RCS数据,分析统计时间、海况、航速和浪向角对RCS统计特征的影响边界及影响规律。[结果]舰船本体动态RCS统计特征与静止状态下的存在差别;在低海况下,舰船总的RCS特征值受海况、航速及浪向角的影响范围在0.9 dB以内;舰船特征方向上的RCS对浪向角变化的较为敏感,并随着海况的增加逐渐降低。[结论]研究成果有助于掌握舰船运动对实船RCS测量统计特性的干扰情况,可为实船RCS测量工况的选择提供支撑。     

舰船大容量蓄电池组短路尖端放电故障机理研究

蓄电池作为舰船重要的后备电源和应急供电电源,其运行安全性直接关乎舰船战斗力和舰船安全。本文从偶发的一起由蓄电池模块电压检测线短路导致蓄电池组短路的故障现象分析出发,通过建立蓄电池组短路故障电路模型,对短路故障过程进行了模态分析,阐述了暂态过程能量产生和释放路径,从而在物理机理上解释了蓄电池组短路故障导致气隙击穿并引发尖端放电问题的原因。最后,针对蓄电池组短路故障根源,提出了系统级、结构级、保护级、绝缘级多层次设计方法。     

大型舰船环状冷媒水系统运行模式试验研究北大核心CSCD

[目的]为了解决大型舰船环状冷媒水系统多种工况运行时的水力平衡问题,[方法]针对该系统的形式及特点,搭建缩比试验平台,对系统各区独立运行、备用泵向各区供水、单泵及多泵联合供水等多种运行模式进行试验研究。分析在不同运行模式下各区用户支路的流量分配特性。[结果]试验结果表明,当位于舰船舯部的备用泵分别向其他各用户区供水时,各用户支路的实际流量达到设计流量的90%以上,其水力失调度为0.89~1.02;单泵向全舰供水时,用户试验流量仅达到设计流量的20.0%~37.1%,区间流量最大不平衡率均大于40%,存在严重的水力失调现象;对于系统多泵联合供水运行模式,双泵、三泵、四泵联合供水模式下的最优运行工况可满足舰船不同负荷下的水量需求,区间流量最大不平衡率小于15%,结果能满足工程要求。[结论]试验结果可为实舰运行与控制提供参考依据。     

大中型舰船柴油机排气泄漏风险评估和监控需求研究

对于以柴油机为动力的舰船,柴油机工作过程中可能由于排气泄露或二次吸入导致舱内有害气体浓度升高。为了评估该类事故工况的影响,本文针对某典型舰船,以柴油机尾气中的CO为特征污染物,利用多区域模型仿真,分析了不同排气泄漏程度及二次吸入程度下典型舱室CO浓度变化情况。研究结果表明,4%排气泄漏率时,会导致柴油机舱CO浓度急剧升高,超出室内空气质量90 d容许浓度限值;9%排气二次吸入时,会导致所有舱室平衡浓度超过90 d容许浓度限值。结合分析结果,建议在柴油机舱进行CO浓度实时监测,并对柴油机通风、排气管路设计进行优化。