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.     

基于Fluent的潜艇高压气排水速率深度影响研究

深度是潜艇高压气排水速率的重要影响因素之一。基于Fluent流体计算软件,应用VOF两相流模型对高压气吹除主压载水舱过程进行数值模拟,研究高压气排水速率随潜艇深度变化的规律,并提出高压气在使用过程中所需注意事项。数值结果表明,在高压气吹除初始阶段,排水速率会有短时的波动过程。另外,随着潜艇深度增加,高压气稳定排水速率呈指数下降趋势,因此在潜艇应急浮起过程中,应适时解除水舱压力,以控制好潜艇纵倾和深度。     

燃气吹除压载水舱过程的理论分析

本文通过对燃气吹除压载水舱过程的热力学分析，确立了燃气吹除过程的能量变化的微分方程，推导出燃气吹除压载水舱的排水效率及燃气吹除热效率的数学表达式，建立了表征吹除压载水舱过程中燃气的气体参数及排水流量的数学模型。为解决吹除过程中水舱内的燃气排水超压与吹除容积等问题提供了计算方法。     

潜艇主压载水舱高压气吹除系统数学模型

通过对潜艇主压载水舱高压气吹除系统物理模型进行合理简化,建立了主压载水舱高压气吹除过程的数学模型,并进行了仿真计算。仿真计算结果与实艇操纵情况基本吻合,说明本文所建立的数学模型是可行的。它为研究潜艇主压载水舱应急吹除时的运动规律和操纵控制方法提供了条件。     

潜艇低压吹除系统动态性能研究

为揭示低压吹除过程中潜艇及舱内压载水的运动规律、提供潜艇操纵控制依据,建立单壳体潜艇螺杆压气机低压吹除系统动态过程模型,根据实艇情况验证了模型计算得到的吹除时间.分析了压载水舱形状结构参数和潜艇总体及系统设计参数对低压吹除过程的影响.研究结果表明,压载水舱截面形状对潜艇低压吹除过程有一定影响,随压气机流量增大,吹除时间缩短速率减小,随潜艇外形尺寸增大,吹除时间增加的速率增大.     

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。     

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。     

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。     

潜艇动力抗沉影响因素仿真分析

对潜艇破损时使用高压气吹除主压载水舱进行了建模;分析了破损面积、破损位置、纵倾以及艇首弃载、延迟时间等因素对破损潜艇应急吹除的影响;纵倾控制在潜艇动力抗沉过程中十分重要,在吹除主压载水舱的过程中,应选择合理的吹除次序,以形成有利于抗沉的姿态.仿真结果验证了所建立模型的合理性和所提出操纵措施的可行性.     

潜艇柴油机废气低压吹除系统动态性能研究

为揭示柴油机废气低压吹除过程中潜艇及舱内压载水的运动规律,提供潜艇操纵控制依据,通过耦合柴油机工作过程方程与压载水吹除过程方程,建立了考虑压载水舱内排气背压与柴油机废气流量间相互影响的吹除过程动态模型,根据实艇数据验证了模型。应用模型计算分析了压载水舱形状结构参数和潜艇总体及系统设计参数对低压吹除过程的影响。研究结果表明,压载水舱截面为抛物线形比圆形和梯形时更有利于柴油机工作,吹除速度也更快;随潜艇外形尺寸增大,吹除时间增加的速率减小。     

破损潜艇应急上浮操纵仿真分析

对潜艇破损时使用高压气吹除主压载水舱进行了建模,分析破损面积、纵倾以及升降舵等因素对破损潜艇应急上浮的影响,提出根据潜艇破损部位和艇体姿态确定吹除主压载水舱的顺序原则,以及相应的操纵措施,仿真结果表明,所建立的模型是合理的,提出操纵措施是有效的。     

双相不锈钢化学品船压载水舱涂装工艺

双相不锈钢化学品船的货舱壁采用双相不锈钢材质，可直接接触装载的化学品，货舱内壁无须进行涂装施工，但货舱外壁作为如压载水舱等其他舱室的舱壁，需要进行涂装施工。不锈钢原则上不能使用工厂常规使用的钢砂进行表面处理，为避免污染不锈钢板，须选用棕刚玉等非金属磨料。在制订38 000 DWT双相不锈钢化学品船压载水舱涂装工艺过程中，结合船厂的实际施工条件，兼顾建造成本，将压载水舱按照材质构成进行划分，针对不同情况进行表面处理和涂装施工，保证该船建造的顺利开展。     

压载水旋流预处理单元的优化设计与数值模拟

压载水管理公约 D2对压载水中颗粒物粒径范围及含量做出了明确规定。为满足此规定,水力旋流器逐步开始应用于船舶压载水处理系统中。为了提高水力旋流器的分离效率,通过改变水力旋流器的入口结构对水力旋流器进行优化,即将入口结构设计为阿基米德螺线形入口来增加流体转动速度,降低能量消耗,从而提高分离效率。应用 Fluent软件,结合雷诺应力模型（RSM）和混合多相流（Mixture）分析方法,对优化前、后的水力旋流器进行固-液两相流数值模拟。模拟内容包括水力旋流器内的速度分布、固相体积分数分布以及分离效率等。通过对比2种模型的模拟结果,说明优化的水力旋流器内部的流场速度以及分离效率均有一定的提高,达到了优化目的。     

单舱万吨重吊船1000 t联吊试验研究

以左舷配备2台450 t起吊机的单舱万吨重吊船为例,分析两个克令吊联合起吊1 000 t载荷的过程。在试验过程中,采用水箱式载荷,通过压载水调节和安装舷侧浮筒提高船舶稳性,研究起吊过程中船舶状态,并对该试验进行总结分析。     

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.     

1700箱集装箱船压载水系统的设计

结合我公司建造的1700箱集装箱船的情况,介绍了该船关于压载水管理系统的一种设计方法--连续换水法(BWM-F).该方法在没有对原有船体结构进行加强,没有改变原压载管布置,没有改变原压载泵的技术参数的情况下,通过对每个压载舱增加一路排舷外管达到了更换压载水的目的,满足压载水管理系统的要求.     

压载舱涂层保护新工艺

介绍海水压载舱涂层性能保护所采取的新技术、新工艺,讨论从设计到平台总组、搭载各阶段的具体实施方法。通过前期的技术准备和工艺试行,使涂层得到了有效的保护,降低了机械损伤引起的破损,也满足了船舶压载舱保护涂层性能标准(PSPC)中的严格要求。