隔离舱室污染气体扩散的大涡模拟研究

[目的]开展船舶隔离舱室门动态开启过程中污染物对流扩散的研究,定量对比和评估不同负压工况下污染物中扩散量随时间的变化,对隔离病房负压系统的设计具有重要意义.[方法]基于大涡模拟(LES)方法,结合示踪气体组分输运方程,对某型应急医疗救援船的隔离舱室门开启过程中污染物的对流扩散规律开展数值模拟研究,重点对不同压差工况下门...     

基于形貌优化的船用负压风机降噪设计

近年来,负压风机在船舶通风、散热、换气等方面发挥着重要作用。目前,负压风机存在噪声高、工作效率低等问题,如何降低风机噪音成为人们研究的重点。本文研究负压风机噪声产生的原因,在此基础上,利用形貌优化算法对船用负压风机进行降噪设计,降低风机工作的噪音,满足船舶对风机性能的需求。     

压力梯度对湍流边界层壁面脉动压力影响的数值模拟分析

通过对非平衡态湍流边界层壁面脉动压力的数值模拟研究,建立有压力梯度下的湍流边界层壁面脉动压力数值模拟方法。通过对不同厚度分布的翼型表面的湍流边界层模拟,获得不同压力梯度模型的壁面脉动压力特征。采用湍流边界层参数对脉动压力频谱进行归一化处理,其频谱特征与试验结果吻合较好。对湍流壁面脉动压力的频率-波数谱进行分析,获得了显著的湍流传输特征。随着不同模型压力梯度的增加,在波数峰脊附近的谱级增加幅值为3 dB。此数值模拟方法可为复杂工况下的湍流边界层壁面脉动压力的数值研究提供技术支撑。     

船舶舱室正负压控制技术

为实现船舶舱室内正压环境与负压环境的建立和切换,以船舶舱室防疫机制的建立为背景,对船舶舱室正负压控制技术进行研究。以原有的船舶舱室为基础,设计并建造正负压控制舱室,设计正负压控制原理并进行正负压控制试验,对比分析当固定送风风量并按梯度规律变化排风风量时,舱室与外界及舱室各功能区的压差的变化。结果表明,通过该正负压控制技术能实现船舶舱室内正压环境与负压环境的建立和切换,证明船舶舱室内同时具备正压防护与负压隔离功能是可行的。     

船舶舱室大气环境感染控制设计研究

对船舶舱室大气环境感染控制设计进行了研究.针对船舶的流动性、晃动性和空间局限性,对进、排风口选取和压差扰动因素规避及系统设备运行等,提出了控制设计方法.探讨舱室内新风量的选取和隔离病房内气流的组织形式.利用软件FloEFD对3种气流组织形式进行了比较,从降低交叉感染几率,保护医护工作者的角度,分析降低污染物浓度的清除效...     

三角形沟槽表面流场的数值模拟

湍流阻力在流体运输、航空和航海等领域广泛存在,是管道、常规运输机、水上船只、潜艇和机翼等与粘性流体接触的工作部件的主要能耗来源.文章利用有限体积法对26种三角形仿生非光滑沟槽表面流场进行了数值计算.近壁面区采用B-L两层模型,外区采用雷诺应力模型.通过与油槽实验数据定性对比,验证了数值模拟沟槽非光滑表面减阻的精度及可靠性,为软件模拟非光滑壁面流场提供依据.同时还对7种压力梯度下沟槽表面流场进行模拟,研究了压力梯度对减阻效果的影响.     

不同雷诺数下带复杂齿条弦杆的绕流流场分析

带有复杂齿条结构的弦杆是自升式平台桁架式桩腿的核心结构,也是保证整座平台结构安全稳定的关键结构。弦杆环境载荷的计算通常采用半理论半经验的方法,鲜有针对此类钝体的流场机理进行研究。基于NS控制方程,选取适合具有较大压力梯度的RNG k-ε模型研究弦杆绕流流场,对不同雷诺数、不同流向下的二维弦杆绕流流场进行数值模拟,研究带复杂齿条结构的弦杆绕流流场特性,包括尾流流场形式、升阻力系数,以及漩涡脱落频率随Re的变化规律。研究结果表明:带复杂齿条弦杆的绕流流场与圆柱形结构的绕流流场有较大的区别,且弦杆齿条与来流方向的夹角不同时,其尾流流场差异较大;在较高Re下,当流向角为90°时,弦杆的尾流负压区和尾涡区域均变大,水动力系数也增加。对弦杆绕流流场的研究分析,为弦杆环境载荷的计算、保证自升式平台的安全性提供了理论支撑。     

不同加载方式下真空加固吹填软土的现场试验与数值模拟*

吹填软土在真空负压作用下发生排水固结时,其强度和变形特性与真空负压的加载方式关系密切。首先对吹填软土进行了真空预压现场加固试验,通过对地表沉降、真空度跟踪监测,研究并比较不同负压加载方式下地基沉降规律及加固效果;然后采用FLAC3D建立三维弹塑性数值模型,对软土地基采用不同加载方式进行数值模拟,并与现场试验的实测数据进行对比,深入探讨加载方式对软土地基固结影响的细观机理。研究结果表明：采用真空预压法加固吹填软土地基时,慢速加载方式比瞬时加载方式更有利于土体的加固,建议在实际工程中采用分级加载方式施加真空荷载。     

船坞虹吸灌水系统水力特性研究

船坞虹吸灌水与阀门灌水、短廊道灌水相比具有结构简单、防冰防沙、断流迅速等优点。针对山东威海造船厂拟建5万t造船坞工程中虹吸灌水系统进行了物理模型试验。设计方案主要研究了虹吸灌水正常工作所需时间、虹吸驼峰处最大负压、虹吸灌水流量系数及水流流态等。由于原方案的驼峰最大负压超过规范要求,水流流态不稳,采用增大驼峰断面面积和增加整流墩等方法对原方案的体型进行了修改,在此基础上提出了驼峰处负压均符合规范要求、灌水时间合理的优化方案。     

船舶传染病隔离舱空调系统设计的探讨

介绍了船舶传染病隔离负压舱的空调系统设计的特点和思路,结合一典型传染病舱模型进行空调系统设计,对舱内污染控制分区进行了分区设置,对换气次数、负压值、空调负荷、空气处理等主要技术指标进行了计算和结果分析。结合舱内空调负荷介绍了通风换气设备与节能措施,根据传染病隔离负压舱空调系统的特点选取了相应的热回收装置,并描述了其工作原理和特点。     

非均衡湍流边界层脉动压力测试研究

通过建立非均衡湍流边界层脉动压力测试技术及可提供较高测试信噪比的低噪声风洞试验装置,采用表面贴装式硅微传声器线列阵,测量获得了不同压力梯度模型的湍流边界层脉动压力特性,压力梯度模型表面湍流边界层脉动压力低频平台区幅值增加3-5 dB;回归得到了非均衡湍流边界层流脉动压力频谱与Strauhal数及Re数和压力梯度相关的拟合模型,具有一定的适用性;压力梯度对湍流边界层脉动压力频率—波数谱的影响主要集中在300 Hz以下的低频段,传输波数附近峰脊区谱级增加3-5 dB。     

航母甲板风的大涡模拟

采用低速气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究了航母甲板风的运动规律,得到了甲板上方及航母后方空气胀量、压力和垂向速度随不同来流速度的变化关系。迎面风使航母甲板前沿出现上升气流,甲板前中部出现下洗气流,随着来风速度的增加,该上升和下洗气流速度的绝对值增大;迎面风使航母甲板上出现负压气流,随着来风速度的增加,该负压区域和负压值增加;迎面风使紧靠航母的尾流出现一个较大的负压区,随着来风速度增加,该区域最大负压的绝对值增大,而区域范围变化不大;航母尾部的负压区与"公鸡尾"气流效应区域基本重合。本文的研究结果对舰载飞机的安全着舰具有参考意义。     

低能耗微孔负压给水管给水模式

在更低的能源消耗前提下,利用微孔负压给水管,进行有控制微压或无压连续灌溉,可以确保更好的灌溉效果、更合理的灌溉技术和最佳的灌溉方式,从而在我国打破间歇灌溉模式,开创有控制连续给水模式,推动我国向精准灌溉迈出第一步。文章基于微孔负压给水管试验研究成果,介绍了负压和超微压两种低耗能给水模式。与传统灌溉方式比较分析认为,微孔负压给水的节能特点使其具有广泛的应用前景,但仍有其局限性,未来仍需进一步研究。     

均匀变化的过渡阶梯体型对阶梯溢流坝面压强特性的影响

设计合理的过渡阶梯体型能有效改善前几级台阶的负压和增加掺气空腔长度。本文以阿海水电站为原型,采用水工模型试验,研究四种新型过渡阶梯体型产生的不同负压和空腔长度,分析其变化规律和机理。研究结果表明:最大负压出现在第二阶梯立面上缘处,方案四的最大负压值最小。说明阶梯尺寸发生改变时,能一定程度上减小负压。当方案四的阶梯外凸程度越大,其阶梯宽度越宽时,台阶内水流掺气越充分,负压越小,能降低阶梯溢流坝台阶壁面的空蚀破环。     

基于防疫隔离的海工装备设计方法

海工装备具有人员密集、空间封闭、微小气候滞浊的特点,不利于疫情防控,新冠肺炎疫情已造成多个海洋工程装备上的工作人员发生感染.新冠病毒的最主要传播途径之一是密切接触传播,实施保护性隔离措施能够切断病毒传播途径,是应对新冠肺炎的最有效措施.以一艘天然气水合物开采船为例,研究船上防疫隔离区的布置和系统设计方法,并通过设计案例加以展示,研究结果能对其它海工装备和船舶的防疫隔离设计提供参考.     

NBC防护区超压控制的研究与运用

NBC(核辐射、生物和化学)防护系统可确保舰船在核生化条件下的作战区域、续航能力和自持力,建立稳定的NBC防护系统是舰船应对核生化武器的必要手段。NBC防护系统的稳定性主要体现在其防护区超压的稳定控制,而NBC防护区超压控制主要是针对防护区进出通道上的压力梯度及防护区正压的建立。通过介绍美国海军CPS(集体防护系统)的防护等级和防护形式,分析了目前大多数舰船NBC防护区的防护等级、洗消站和气闸室的设置情况及防护区进出的控制形式;然后针对防护区进出通道的压力梯度和正压要求,分析了超压控制的基本工作原理,并对超压控制器和压力泄放阀的关键技术和选型进行了研究,得出了防护区超压控制设计原理;通过对单个NBC防护区及其超压控制的研究,总结了一定的设计经验,为多区或全船式防护系统的超压设计提供参考。     

双船在浅水中航行引起舰船水压场实验研究

双船在浅水中航行时,由于舰船与舰船之间及其引起的兴波相互叠加或干涉的影响,使得双船水压场特性与单船水压场特征有明显区别.通过实验研究发现,双船在低速和亚临界航速情况下航行时,舰船水压场负压峰值或负压持续时间会显著增大,对舰船航行安全造成不利的影响;在超临界航速纵向距离超过半个船长时,首舰水压场负压峰值显著减小,对首舰航行安全有利.     

箱筒下沉施工及下沉调平和纠偏

对天津大港埕海油田二区海岛桥工程箱筒基础的自沉深度和负压下沉力进行分析与计算,以指导在施工中合理选择负压泵,并提出箱筒在下沉过程中调平和纠偏的措施,供类似工程借鉴.     

LNG双燃料船GVU房间通风系统设计

为有效解决液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)双燃料船燃气阀组单元(Gas Valve Unit, GVU)房间的安全问题,结合船级社等规范制定部门对GVU房间通风系统负压控制和换气次数的要求,分别对GVU房间和GVU风机排气管路内部流场进行仿真模拟。通过多次模拟优化,最终得到合适的风机性能和进风口流通面积参数。研究表明,在满足房间换气次数和负压要求的同时,能确保风机排风效果最佳,提高船舶设计效率,保证GVU房间通风系统的可靠性。     

62000 DWT多用途船的船型优化

在母型船的基础上对一艘62 000 DWT多用途船进行船型优化,以使其在设计吃水和结构吃水状态下获得更加优良的性能。分析母型船的船身压力和兴波,对压力梯度变化较大的区域变化船体局部几何形状;对艏部的进流角度和艉部的去流段长度进行优化,以降低兴波阻力和减小船艉的流动分离。使用Star ccm+对最终的优化线型进行计算,并与母型船的结果对比,结果表明,优化船型与母型船相比,在设计吃水和结构吃水的阻力下降明显,船身表面压力梯度分布和螺旋桨盘面处的伴流分布更为均匀,达到了优化目的。结构吃水状态下的模型试验表明,阻力数值计算结果准确。线型优化使得船型具有更优良的性能,达到能效指数的要求,满足节能减排的目标。