船用蒸汽蓄热器放汽过程动态特性数值模拟

船用蒸汽蓄热器是在极短时间内实现从较大流量供汽能力向极大流量供汽能力转换的关键设备,对船舶蒸汽动力系统安全稳定运行具有重要影响。以船用蒸汽蓄热器为原型,建立三维物理模型,采用两流体模型计算放汽过程中的闪蒸规律,利用标准k-ε 方程计算蓄热器湍流脉动形式,并引入指数压降放汽边界条件,进行船用蒸汽蓄热器放汽过程动态特性的数值研究。计算结果表明:在放汽起始阶段,蒸汽蓄热器出现了“虚假水位”;放汽过程后期,在蒸汽蓄热器水空间呈现涡流现象,形成了汽水自然对流循环,加强了汽水湍流脉动及沸腾传热效果,其模拟计算结果与试验数据基本吻合。

     

船用蒸汽蓄热器放汽过程动态特性数值模拟北大核心CSCD

船用蒸汽蓄热器是在极短时间内实现从较大流量供汽能力向极大流量供汽能力转换的关键设备,对船舶蒸汽动力系统安全稳定运行具有重要影响。以船用蒸汽蓄热器为原型,建立三维物理模型,采用两流体模型计算放汽过程中的闪蒸规律,利用标准k-ε方程计算蓄热器湍流脉动形式,并引入指数压降放汽边界条件,进行船用蒸汽蓄热器放汽过程动态特性的数值研究。计算结果表明:在放汽起始阶段,蒸汽蓄热器出现了"虚假水位";放汽过程后期,在蒸汽蓄热器水空间呈现涡流现象,形成了汽水自然对流循环,加强了汽水湍流脉动及沸腾传热效果,其模拟计算结果与试验数据基本吻合。     

不同运行条件下船用蒸汽蓄热器充汽过程动态特性数值模拟

船用蒸汽蓄热器的充汽过程是复杂剧烈的汽液两相热质交换过程,具有瞬时充汽量极大、热负荷波动剧烈的特点,其充汽特性直接关系到舰船蒸汽动力系统的运行稳定性。根据船用蒸汽蓄热器的运行条件,采用考虑汽液两相蒸发与冷凝的两流体模型和热相变模型,进行不同初始水位和压力下船用蒸汽蓄热器充汽过程动态特性的数值研究。计算结果表明：在充汽流量一定的条件下,蒸汽蓄热器初始水位越高,导致蓄热器压力越小、蒸汽温度越低;蒸汽蓄热器初始压力越大,造成蓄热器压力越大、蒸汽温度越高;在充汽起始阶段,蒸汽蓄热器初始压力越大,蓄热器水位和压力波动越剧烈。     

船用蒸汽蓄热器充汽过程的热工水力特性数值研究

采用考虑汽液两相蒸发与冷凝的两流体模型和热相变模型,基于CFX进行船用蒸汽蓄热器充汽过程热工水力特性数值研究。计算结果表明:充汽过程中,船用蒸汽蓄热器压力、温度均呈快速上升的变化规律;蓄热器汽水空间产生蒸汽射流及涡流效应;两流体模型和热相变模型能够准确描述船用蒸汽蓄热器充汽过程热工水力参数,为船舶蒸汽蓄热器的设计提供技术支撑。     

船用蒸汽蓄热器快速充汽过程吸热特性的测量方法研究

为了满足短时间耗汽量极大用汽设备的用汽需求,选取平均过冷度和吸热系数作为船用蒸汽蓄热器吸热特性的评价指标,对快速充汽过程进行数学建模和实验研究,以期达到对吸热特性的测量。结果表明:蒸汽蓄热器在吸热过程中,其水部存在着明显的温度分布不均匀,通过对充汽流量的减小和充汽时间的延长,能够改善吸热特性。与此同时,测量方法也有效可行,完全可用于船用蒸汽蓄热器在快速充汽过程中的吸热特性测量。     

两种充汽模式下船用蒸汽蓄热器动态性能数值模拟

为给船舶蒸汽动力系统设计提供技术支撑,采用考虑蒸发和冷凝的热相变模型描述蒸汽蓄热器汽、液两相的热质传递规律,并结合缓慢充汽和快速充汽计算边界条件,基于CFX实现不同充汽模式下船用蒸汽蓄热器动态性能数值模拟。计算结果表明：在缓慢充汽起始阶段,船用蒸汽蓄热器水位波动大,最终水位保持平稳且略有升高;缓慢充汽过程中,船用蒸汽蓄热器的压力和温度均呈先快速上升再下降的变化规律;在快速充汽过程中,蒸汽蓄热器的压力和温度均呈先快速上升再下降的变化规律,计算结果与试验数据基本吻合。     

船用蒸汽蓄热器放汽过程动态特性数值模拟

  目的  船用蒸汽蓄能器可为船舶大型汽力装置提供推力,为保障其安全稳定运行,有必要研究其在大负荷释能扰动条件下的热力不平衡特性。  方法  根据船用蒸汽蓄能器的特点,建立热力非平衡释能模型。通过对比仿真数据与实验数据,验证热力非平衡释能模型的准确性。采用数值模拟分析大负荷释能扰动下船用蒸汽蓄能器的热力非平衡特性,揭示非平衡分数、非平衡压差和非平衡温差等关键表征参数的分布规律。  结果  计算结果表明,在蒸汽蓄能器的释能过程中,由于水介质的导热系数低,水温传导变化速率滞后于压力响应速率,所以蓄能器内会发生自发闪蒸现象,导致蓄能器的释能流量、压力及温度表现出强烈的热力非平衡状态。  结论  研究成果可为实船蒸汽蓄能器释能过程的优化设计提供数据参考。     

蒸汽蓄热器充热装置设计研究

本文分析论证了充热效率与充热装置各部件结构尺寸的关系，从中找出充热装置的循环筒 直径，长度，喷嘴，口径等最佳尺寸，为蓄热器充热装置的设计提供了依据。根据这一研究成果设计的１３ＭＰａ蒸汽蓄热器系列已作为国家标准图正式出版。     

船用断路器抗摇摆性能分析研究

为了研究影响船用断路器抗摇摆性能的主要因素,本文建立断路器整机动力学模型,采用隐式积分算法对船用断路器在不同摇摆工况下的动态特性进行数值模拟,并通过摇摆试验来验证模拟结果的准确性。基于计算结果对设备进行优化设计,以提升设备的可靠性和舰船的用电安全性。研究结论和方法也为舰船其他设备抗摇摆性能的提升提供借鉴和参考。     

船用碟式分离机摇摆试验有限元分析

针对船用碟式分离机摇摆试验进行转鼓—立轴系动态特性研究。通过建立船用碟式分离机转鼓—立轴系有限元模型,利用有限元法计算分析了惯性载荷在摇摆试验过程对立轴系的影响。现场实验验证,惯性载荷对船用碟式分离机立轴系动态特性的影响是不可忽略的。     

高压蓄热器闪蒸特性试验研究

对高压蓄热器闪蒸过程进行了试验研究,主要关注闪蒸过程蓄热器内液体的腾升高度以及闪蒸蒸汽干度的影响因素,并测试了汽水分离器的实际分离效果,试验结果表明:在给定的闪蒸强度下,容器液面腾升高度不高于300mm;在一定的闪蒸初始液位条件下,闪蒸蒸汽的干度均较高;大强度闪蒸过程汽水分离器的实际汽水分离效果并不理想。     

舰艇横摇进水过程姿态参数数值求解与实验研究

目前在进行破损舰艇进水过程姿态计算的理论和实验研究时,主要还是针对静水情况进行分析,而未考虑舰艇横摇运动下进水过程的姿态计算。基于此,首先以横摇运动的进水过程为研究对象,建立横摇运动微分方程组;然后,在对时间域进行离散化的基础上,使用“四阶龙格—库塔”公式建立数值求解算法;最后,对模型及求解算法进行船模实验验证。设计的实验包括3个不同的进水模式,船模实验结果表明了模型和算法的准确性。所建立的模型和算法可直接用于舰艇横摇运动的仿真,并能为横摇过程中的舰艇稳性计算提供支撑。     

船用梳齿密封流场与泄漏特性数值分析

通过数值仿真对船用梳齿密封的流场情况进行计算,分析比较了梳齿平台密封、梳齿交错密封和斜齿交错密封的压力分布、速度分布情况,揭示了密封腔室内的流动特征,得出了各自的泄露特性,为选择合适有效的汽封结构提供了依据.     

船舶辅蒸汽系统研究

以船舶辅蒸汽系统为对象,结合图示,对该系统的主要组成部分的设置和管系配置(额定蒸发量1000kg/h、蒸汽压力0.7MPa的针形管辅锅炉)及其区域集中供汽方式进行了研究。     

基于ANSYS的船用汽轮机长扭曲叶片模态分析

通过建立某型汽轮机叶片的实体模型,并基于ANSYS软件对该叶片的振动特性进行研究,利用ANSYS结构分析模块进行了模态分析,得到了叶片的前6阶固有频率和相应的振型.根据计算结果分析了汽轮机叶片的振动特性,为该叶片的设计优化和振动安全性检验提供了数值依据.     

船舶汽轮机排汽缸改进优化

排汽缸作为船舶汽轮机的重要部件,其性能可以影响机组的有效焓降以及机组的作功能力;运用CFD软件对某型船舶汽轮机低压排汽缸进行了分析,并结合实际船上条件对其结构进行了改进优化;计算结果表明改进后的排汽缸出口速度分布更加均匀,排汽损失明显降低,可有效提高机组整体性能.