基于CFD的主压载水舱吹除仿真与试验验证

采用CFD方法对压缩空气吹除主压载水舱过程进行仿真，同时开展水舱吹除等比模型试验，验证了两种湍流模型的预报准确性。在此基础上，着重研究水舱气液两相流动过程以及舱内气体压力动态变化特性，分析气源压力、通海孔面积对吹除的影响。研究发现：两种湍流模型均可以较好地预测水舱吹除过程，其中，Realizable k-ε模型对气瓶气体压力的预测与试验吻合更好；SST k-ω模型对于水舱中气体压力的预测与试验相对较为接近。通海孔面积增加可以显著减弱水舱气体积压，在气源压力为2.16 MPa、5.04 MPa和8.16 MPa时，通海孔面积增大5.14倍，试验测得的水舱峰压分别减少51.13%、59.90%和64.82%，仿真得到的水舱峰压分别减少50.44%、57.30%和60.02%。在吹除后期，有压缩空气从通海孔溢出，舱内气体压力迅速下降，可以此作为解除吹除的判据。     

潜艇高压气吹除系统流量模型的构建与实验分析

潜艇在水下较高航速发生舱室进水或舵卡事故时,只能通过高压气吹除系统实施应急上浮进行挽回,而潜艇挽回成功与否主要取决于高压气吹除能力。为建立准确的高压气吹除系统高压气流量模型,本文在建立高压气吹除系统高压气流量数理模型的基础上,通过设计高压气吹除系统小比例实验装置进行高压气吹除的流动实验,分析影响高压气吹除流量的主要影响因素。对比实验结果和数理模型仿真结果表明,所建数理模型能较好描述高压气的流动过程,将吹除流量系数取0.7比较合理。     

高压气底吹进气吹除主压载水舱过程分析

采用直接求解流动控制方程的CFD方法对高压气底吹进气吹除主压载水舱过程进行分析。获取吹除过程关键参数,着重分析通海孔面积、气源压力对吹除过程的影响,探索高压吹除过程一般性规律。底吹进气高压气出流方向与通海孔水流方向相反,高压气由通海孔泄漏较少;通海孔面积越大,气源压力越高,吹除用时越短;通海孔面积的增加可以有效减少吹除过程中的高压气消耗,对降低主压载水舱内的压升也有显著作用,通海孔面积增大2倍,3种工况下主压载水舱内的最大压升分别减小0.01 MPa,0.10 MPa和0.15 MPa;吹除过程中高压吹除管路出口气流速度可达1Ma以上,管路出口段的温降也明显大于管路入口段,应将不耐低温的阀门和仪表布置在管路入口段附近。     

基于AMESim的超高压气动吹除阀仿真与实验研究

介绍一种带压差控制的超高压气动吹除阀及其工作原理。运用AMESim气动元件设计库建立吹除阀仿真模型,对其动态特性进行系统的分析研究,并进一步探究主阀阀芯节流孔孔径、控制阀弹簧预压缩量、气源压力、舷外海水压力等参数对吹除阀吹除性能的影响。最后,对吹除阀的性能进行实验研究。研究结果表明:吹除阀的工作性能平稳,响应灵敏,压差控制精度高;气源压力、舷外海水压力对吹除阀压差控制性能没有影响,但提高气源压力或降低舷外海水压力能够有效提高吹除效率;通过改变节流孔孔径与控制阀弹簧预压缩量,可以调节吹除阀压差控制范围。     

潜艇高压气阀柱气体分配规律数值仿真

为掌握潜艇应急吹除过程中高压气阀柱内部的流场形态及其变化规律,采用六面体结构化网格对阀柱和管路内部流场进行离散化,基于FLUENT软件,对潜艇高压气阀柱对气体的汇集和再分配过程进行简化数值模拟,研究阀柱内压力和出流气体质量流量分别随入口压力、出口数量和出口背压的变化规律,并根据数值仿真结果提出实际操艇时的供气方法。仿真结果表明:在对潜艇高压气应急吹除系统进行理论研究时,不能忽略阀柱对高压气的分流作用;为提高主压载水舱的吹除效率,使用高压气进行潜艇应急挽回时应尽可能多地接入高压气瓶组。     

潜艇高压气吹除主压载水舱系统模型研究

潜艇发生舵卡和舱室进水事故后,最有效的方法是通过吹除主压载水舱获取正浮力和校正力矩来挽回潜艇,高压气吹除主压载水舱模型建立的准确与否直接关系到潜艇挽回成功与否。因此,有必要开展高压气吹除主压载水舱模型研究。本文分析了潜艇高压气吹除主压载水舱物理模型特征,建立了高压气吹除主压载水舱短路吹除和常规吹除模型,并进行了仿真计算,为开展物理模型实验提供理论依据。结果表明,拉瓦尔喷管流量模型比较适用,压载水舱的排水量主要取决于高压气吹除率和高压气吹除使用方式,相同条件下某型潜艇高压气吹除系统短路吹除的排水量是常规吹除的2倍多。     

船闸闸室透水孔与减压管的排水效果分析

应用三维有限元建立了直接模拟闸室透水孔并带有减压管的分析模型,基于流量、水头差等效原则,根据等效渗透系数和阻力系数的概念,研究了透水孔直径、间距以及减压管深度对排水效果的影响规律。依托新夏港船闸分析结果表明,孔距越小、孔径越大,出口段、减压段的等效渗透系数越大、阻力系数越小。出口段等效渗透系数与出水孔面积率成正比,孔距、孔径对出口段排水效果影响等效,面积率不宜小于0.1%。减压管宜贯穿弱透水薄承压土层,其等效渗透系数与侧出水面积率成正比,孔距对减压管排水效果的影响大于孔径的影响。     

压载舱流水孔面积的核算方法

绝大部分船舶采用压载水系统来保持各种装载工况下的航行性能,压载舱流水孔的面积大小对压载水系统功能的实现有着重大影响.着重介绍了一种流水孔面积的核算方法.以某12500 DWT多用途船为例,通过分析实船的排压载过程,利用流体软件FLUENT进行仿真计算,得到不同情况下压载舱流水孔附近的速度和压力分布,从而优化压载舱内流水孔的设置.     

高压空气复杂管网系统水舱吹除仿真研究

针对高压空气吹除水舱时剧烈气液混合流动,难以准确计算出其内部复杂流态下舱壁压力与完成吹除的所需时间,本文提出基于MPCCI平台进行一维管网和三维水舱耦合联合的仿真方法。首先建立高压空气吹除水舱数学模型,并运用Flowmaster软件对水舱吹除提供并分配动力的整个管网系统进行建模与仿真,得到各工况下管网内各节点处的压力、质量流量等参数;然后运用MpCCI平台实现Flowmaster和Fluent的联合仿真,对高压空气吹除系统进行一维管网和三维水舱耦合仿真分析,实现了吹除系统的多舱、动态和耦合的求解,得到多舱同时吹除过程中水舱中气-液混合现象、壁面压力变化及水舱排水速率等。最后对一维仿真结果与一维-三维耦合联立仿真结果进行对比,得到的水舱出口排水速率曲线有着较好的一致性。     

一种简单实用的空滤除尘装置

空气滤清器(以下简称空滤)在使用过程中，当灰尘达到一定量时，必须进行除尘，一般的除尘方法是用高压气管吹除灰尘。但是，这样吹出的灰尘很容易再次进入滤芯内孔，同时对环境造成污染，也会给操作的健康带来危害。     

基于CFD的潜艇高压气吹除主压载水舱系统模拟

高压气吹除主压载水舱是潜艇舱室进水情况下最有效的应急挽回手段之一.由于高压气吹除时压载水舱中剧烈的气液混合流动,导致建立的理论模型有一定局限性.本文通过CFD中两相流VOF模型对高压气吹除压载水舱的动态过程进行仿真,分析吹除过程中压载水舱中气-液混合现象、压力变化情况及压载水舱排水速率等特点,以验证高压气吹除压载水舱的理论模型.     

水下垂直发射航行体多孔排气气泡融合特性研究

水下航行体采用多孔排气可有效改善航行体受力特性,多孔排气排出气泡融合特性是航行体受力改善的基础。文章基于空泡独立膨胀原理建立了多孔排气气泡形态理论计算模型,通过试验验证了模型的合理性,并给出了匀速运动时多孔排气气泡融合准则,为排气气泡融合判定奠定了基础。针对初始压比、航行体运动速度、排气孔参数等因素对排气气泡形态影响开展计算,结果表明航行体运动速度在一定范围内越高、相同排气总面积下排气孔数量越多,越有利于排气融合,初始压比对排气融合影响较小。     

常规潜艇低压气吹除系统改进设计

介绍了常规潜艇低压气吹除系统的工作原理，以及该系统在使用过程中所暴露出的问题，针对这些问题，提出了低压气吹除系统的改进设计方案。改进后的系统经实艇试验和使用，完全满足使用要求。     

高压气吹除时机对潜艇动力抗沉影响的仿真研究

在建立破损潜艇高压气吹除模型的基础上,考虑潜艇处理水下舱室破损的常用操纵措施,通过计算机模拟仿真得到不同高压气吹除时机潜艇动力抗沉的主要运动参数变化趋势,分析结果表明,高压气吹除时机在一定情况下对动力抗沉的成功与否起着决定性作用,并提出了动力抗沉时关于高压气使用时机的一些建议。     

燃料电池系统膜增湿器传热传质性能研究

对大功率常压燃料电池系统膜增湿器的传热传质性能进行实验研究,确定了影响膜增湿器性能的主要因素,建立膜增湿器传热传质数学模型,仿真研究了这些因素对膜增湿器性能的影响机制.研究表明,降低增湿器操作压力,增大空气流量,提高进气温度有利于提高扩散系数;减小空气流量和降低干空气进口温度有利于降低膜内水含量梯度.     

潜艇大攻角操纵运动预报

舱室破损进水是造成潜艇失事的主要险情之一.文中针对潜艇首部破损进水并采取应急吹除上浮时出现的大攻角运动状态,建立了潜艇大攻角操纵运动数学模型.通过数学模型中有、无考虑大攻角水动力修正的两种形式,对潜艇首部舱室破损进水的挽回操纵进行了仿真预报比较.仿真结果表明,潜艇在大攻角状态下的操纵运动预报,数学模型中考虑了大攻角水动力修正后的预报更加合理.而且,在潜艇舱室破损进水采取应急吹除挽回时,需要重点关注升降舵对纵倾的控制.     

静压下球形空腔吸声覆盖层的建模与性能分析

基于声波垂直入射下的二维理论,利用COMSOL软件建立球形空腔吸声覆盖层单元模型,得到了在空腔受压变形基础上直接进行声学性能计算的耦合模型,避免了以往根据变形量重新建模带来的误差,并与静压下穿孔率的理论公式进行对比,验证了模型的有效性;利用所建模型分析了静压下球形空腔的吸声性能,并比较了内部气压对空腔变形和吸声系数的影响。结果表明：随着静压的增大,峰值上移频带展宽,更显著的是吸声效果总体变差;内部气压使得空腔变形量减少、低频吸声效果有所提高。     

船用高压空气截止阀现状与技术探讨

主要介绍了船用高压空气截止阀使用的现状和存在的问题,随着40 MPa系统的应用,标准的高压空气截止阀不能适应工况要求.新型高压空气截止阀在密封上采用平面软密封技术,结构上采用平衡式阀芯,操作传动上采用梯形螺纹明杆式等进行改进和设计,并试验证明这些技术在40 MPa高压空气截止阀上是可靠的.     

某艉轴管密封装置硬质合金动环烧结工艺研究

通过对某型艉轴管密封装置硬质合金动环冷压气压烧结工艺的研究,有效的解决了热压烧结工艺中存在的缺陷,改善了产品的组织结构,提高了综合技术性能。     

燃气轮机进气系统过滤结构数值模拟

针对某型燃气轮机陆上试验的进气系统,布置不同过滤结构模型,采用CFD数值模拟计算方法,分析了三种过滤结构对进气系统流场、燃机进口空气速度均匀性、总压损失等参数影响。结果表明：在低进气流量下,过滤结构产生的总压损失占据主导位置,随着进气流量的增加,进气室稳压室向燃机进口直管收缩产生的压损更为明显。两侧分布式过滤结构降低了燃机进口空气速度的不均匀度,并有效降低了总压损失。