矩形窄缝加热通道低流速工况下临界热流密度试验

针对矩形窄缝加热通道开展低流速工况下临界热流密度(CHF)试验研究,获得矩形窄缝加热通道临界热流密度及参数影响规律.研究结果表明:在矩形窄缝加热通道低流速工况下,临界发生时的加热元件壁面温度会发生飞升,矩形窄缝加热通道临界热流密随系统质量流速增大而增大,随系统压力、质量含汽量、进口温度增大而降低;研究获得CHF计算关系...     

波浪中两固定浮式结构窄缝间水动力干扰研究

随着船舶制造和运输行业的持续发展,单一的海洋浮式结构物已无法满足开发生产的实际需求,将面临更多有关于多浮体协同作业的问题。本文基于粘流理论以及计算流体力学(CFD)理论,并采用基于全六面体非结构化网格技术求解粘性雷诺数平均方程的自由液面捕捉法,利用较成熟的CFD商业软件FINE/Marine,对两固定浮式结构窄缝间的流场问题进行数值模拟,并通过观察窄缝间流场的波面升高,对比分析不同波浪周期(波浪频率)、不同窄缝间距对窄缝间流场的影响,并对窄缝间流场的水动力共振问题进行规律探索。最后,本文对不同模型参数的模拟结果进行对比探究。     

水蒸汽参数对密封动静特性的影响

[目的]为了研究工质参数对透平机械中密封动静特性的影响,[方法]建立梳齿密封三维数值模型,分别以空气和水蒸汽为工质,应用计算流体力学(CFD)方法和旋转坐标系方法分析不同水蒸汽参数对密封泄漏性能和动力特性系数的影响。[结果]结果表明:工质为空气和水蒸汽时,密封的泄漏特性区别很大,其流体激振力与涡动速度分别呈线性和二次非线性的变化关系。当水蒸汽温度增加时,密封动力特性系数的变化将导致系统的稳定性下降。[结论]因此工质参数对透平机械的系统稳定性具有重要意义,在实际应用中需要考虑工质参数对密封动静特性及转子系统的影响。     

稳态工况下窄矩形通道内单相流体的传热特性研究

为了研究窄矩形通道内单相流体的传热特性,搭建了窄矩形通道的热工水力实验装置,通过稳态单相流体的实验数据对窄矩形通道内的努赛尔数进行了计算,结果发现随着雷诺数的增加,努赛尔数的变化规律分为层流区、转捩区、湍流区三个区域;同时在层流区和湍流区Sieder-Tate关系式和Gnielinski关系式能够比较好的预测窄矩形通道内的努赛尔数。     

海洋条件对矩形换热器温度波动特性的影响

为了研究海洋工况下矩形换热器窄矩形通道壁面温度的波动特性及非稳态工况下壁面温度的计算方法,进行了一系列的实验研究和理论分析。结果表明在海洋条件下矩形换热器窄矩形通道壁面温度会随着通道质量流量的周期性变化而产生周期性的波动,且内、外壁面温度波动的振幅及相位都不同,同时窄矩形通道壁面温度的波动特性是摇摆周期、摇摆振幅、傅里叶数和内壁面温度波动特性的函数。随着傅里叶数的增加通道内、外壁面温度波动相对振幅逐渐增加,相位差逐渐减小,且内、外壁面温度的相位差只与摇摆周期有关。     

船舶废气固体颗粒在捕集器中的流动沉积特性

颗粒捕集器广泛应用于船舶尾气处理领域，经常出现内部堵塞共性难题。采用数值模拟方法对固体颗粒在微通道内的流动与沉积过程进行计算与分析，发现流动速度与颗粒尺寸对于固体颗粒在通道内的流动与沉积特性具有重要影响。研究结果表明：随着船舶废气流动速度的增加，颗粒沉积位置由入口区域逐渐向远离入口500 mm的区域聚集；流动速度较小时，随着颗粒尺寸增加，沉积位置逐渐远离通道入口，而当流动速度较大时，随着颗粒尺寸增加，沉积位置逐渐靠近通道入口。     

大型水面舰船工作空间通道通行能力仿真分析

大型水面舰船工作空间通道作为舰船内部人员流动的载体,其通行能力是人员流动性能与工作效率的衡量指标,在保证水面舰船技术性能指标的前提下,舰船总体方案设计应考虑舰船内部工作空间通道的通行能力,为完成具体作业任务操作的人员流动提供便捷的通道。本文通过对大型水面舰船工作空间通道通行能力影响因素、分析指标以及舰船通道人员流动特性的分析,依托人员流动仿真技术构建舰船通道人员流动仿真模型,模拟分析通行设施设置参数变化时内部人员的流动情况,以横向直行走廊通道为例进行设施设置参数与通行能力分析指标关系模型的说明。     

数字化声发射技术在潜水器管道泄漏监测中的应用研究

为了研究数字化声发射技术在潜水器管道泄漏监测中的可行性,文章创建了管道泄漏声发射检测系统,提出了应用于潜水器管道泄漏的声发射通道采集控制参数,对潜水器管道泄漏现象进行了试验研究,验证了系统的有效性和实用性。同时通过对管道泄漏声发射信号参数的统计分析和傅里叶变换,获得了潜水器管道泄漏声发射信号的RMS、ASL、能量以及频率等幅频响应特性随传播距离和管道内部压力的变化规律,为在潜水器服役过程中进行声发射实时监测提供物质基础和技术支撑。     

疲劳裂纹扩展模型中表征裂纹闭合水平参数的确定

借助7075-T 6铝合金、6013铝合金以及0.45w t%碳钢的疲劳试验数据,结合上述材料的力学性能参数,通过非线性最小平方拟合方法,研究了表征裂纹闭合水平参数k对疲劳裂纹扩展率的影响。研究结果表明,对于宏观裂纹范围内的疲劳裂纹扩展,参数k只要大于某个值就对疲劳裂纹扩展率无影响;而对于小裂纹阶段的疲劳裂纹扩展,参数k对疲劳裂纹扩展率的影响较明显,因此参数k的大小主要取决于小裂纹扩展数据。依据0.45w t%碳钢疲劳试验数据,相应参数k的建议值为6 000m-1。     

LNG船泄漏事故液池扩展计算及不确定性分析

根据小孔射流、惯性-质量平衡扩展等理论搭建包括泄漏源强和液池半径扩展在内的LNG船泄漏液池扩展模型,分析影响液池扩展变化的重要参数及其不确定性,借助MATLAB编程计算这些不确定对预测结果的影响。研究结果表明:导致LNG船泄漏的事件不同,泄漏口的大小可能会有所不同(0~16 m~2不等),当泄漏口面积2m~2时,液池扩展对泄漏口大小的变化相当敏感;受泄漏口形状和流动状态等因素影响,流量系数取值范围较广(0.4~1.0),预测偏差可达2.5倍;因LNG-水搅合程度及沸腾形式不同,液池蒸发速率为0.042~0.25 kg/(m~2·s),预测的最大液池半径差别较大。     

摇摆运动对过冷沸腾传热特性影响的机理分析

通过建立静止及摇摆状态下窄矩形通道内的强迫循环过冷沸腾汽泡动力学效应数学模型,分析摇摆状态下过冷沸腾中的滑移汽泡受力行为,讨论摇摆状态下附加惯性力场对汽泡行为影响的规律。基于分相流模型,分析不同摇摆运动参数对过冷沸腾液相流动传热特性及汽泡运动的影响程度,并对理论研究结论进行试验验证。研究结果表明:当摇摆运动不足以导致强迫循环质量流量发生明显变化时,由摇摆运动引入的附加惯性力及由流道空间位置改变引起的浮力变化均不足以改变汽泡运动的规律,因此,摇摆运动对过冷沸腾传热特性的影响可以忽略,获得的结论可为船用换热器性能评价提供参考。     

基于双参数统一方法的深海结构物疲劳裂纹扩展影响参数研究

影响裂纹扩展的因素很多,文章基于作者们在PRADS2007会议上提出的双参数裂纹扩展率一般表达式,分析了裂纹初始形状、初始大小对裂纹扩展的影响.并在该裂纹扩展率公式的基础上,基于改进的Wheeler模型,提出了一个考虑载荷比、载荷次序的双参数统一裂纹扩展率表达式.研究表明,文中给出的双参数裂纹扩展率公式能够考虑初始裂纹的形状、大小对裂纹扩展的影响;建立的过载扩展公式,能够反映过载对裂纹扩展的延滞效应,和高强度钢的疲劳试验结果相比较,两者吻合良好.     

开孔分布对空腔流动特性的分析

开孔分布是影响空腔流动的一个重要因素。为了对开孔空腔流动有更深的认识,采用大涡模拟(LES)的方法,以Suboff艇体母线建立二维模型,研究4种开孔分布对空腔流动阻力,频谱特性及内外流交换的影响。对计算结果的分析表明,由于艇体表面的压力分布不同,孔附近产生纵向压力差,促使空腔内外流动交换,增加主艇体首尾压差阻力,进而使得总阻力增大。计算结果表明艇体阻力增加与内外流交换的密切相关,开孔位于中部时总阻力增量最小,内外流增量最小,开孔均匀分布时引起内外流流动交换剧烈,阻力增量最大,而且开孔引起总阻力波动幅值增加,频率分布特性发生相应的改变,开孔使得大幅波动频带变宽,可以预测噪声强度增加,频带变宽。     

开孔分布对空腔流动特性的分析

开孔分布是影响空腔流动的一个重要因素.为了对开孔空腔流动有更深的认识,采用大涡模拟(LES)的方法,以Suboff艇体母线建立二维模型,研究4种开孔分布对空腔流动阻力,频谱特性及内外流交换的影响.对计算结果的分析表明,由于艇体表面的压力分布不同,孔附近产生纵向压力差,促使空腔内外流动交换,增加主艇体首尾压差阻力,进而使得总阻力增大.计算结果表明艇体阻力增加与内外流交换的密切相关,开孔位于中部时总阻力增量最小,内外流增量最小,开孔均匀分布时引起内外流流动交换剧烈,阻力增量最大,而且开孔引起总阻力波动幅值增加,频率分布特性发生相应的改变,开孔使得大幅波动频带变宽,可以预测噪声强度增加,频带变宽.     

微通道单相气体流动特性影响分析

对空气在当量直径0.5 mm和1.0 mm微通道中的流动特性进行数值仿真研究与分析。分析结果表明,微通道在平均马赫数0.15左右就必须考虑可压缩性影响。微通道在Re为1 380左右即发生提前转捩现象,提前转捩和可压缩性都将使沿程阻力增加。微通道受进口段影响,压强降较大,但微通道层流进口段长度和湍流进口段长度均小于常规通道。     

船舶发电柴油机冷却腔内沸腾两相流数值模型研究

现代船舶发电柴油机冷却系统设计趋势朝着小型化、整凑型发展,沸腾传热因高效换热能力而备受关注。本文以CFX欧拉双流体模型为基础,通过CCL语句添加用户自定义程序实现对低压系统时矩形通道内过冷流动沸腾的数值模拟。采用Kurul和Anglart修正的过冷度线性关系描述气泡直径;通过改进封闭方程以及经验式,进而改善模型计算收敛性和精度,对不同流动参数下矩形通道内过冷沸腾两相流进行实验与计算对比。计算结果表明随着壁面热流的增加气相体积分数增加;通道质量流量增加气相体积分数下降。该数值模型的建立可为真实船舶发电柴油机冷却水腔沸腾两相流分析奠定基础。     

反弧门顶止水窄缝射流水动力特性试验研究*

高水头船闸反弧门顶止水频繁损坏已成为影响船闸运行可靠度的主要问题,开展顶止水工作状态下水动力特性研究十分必要。采用顶止水1:1切片试验装置,开展反弧门小开度运行时顶止水窄缝射流水动力学试验研究,揭示顶止水窄缝射流空化发生发展过程、止水表面动水时均压力分布规律和脉动压力能量分布特征。结果表明,窄缝射流空化在顶止水下表面产生20~80 Hz的高频压力脉动,易引起柔性止水大变形失稳,是阀门开启初期发生冲击性振动的原因。     

过渡型艇微气泡减阻喷缝尺度影响数值计算(英文)

针对一优良过渡型艇,为喷气需要进行船底断阶,采用有限体积法、SIMPLEC算法和k-ε两方程湍流模型,不计自由面影响,计及气泡与水的相对运动,数值求解包含气液两相流的雷诺平均控制方程组。获得不同喷缝宽度、不同傅汝德数和相对喷气速度下的船舶的阻力特性和气泡浓度分布规律并与模型实验结果进行对比分析。结果显示:在获得高减阻率条件下,Cn随Fr增加而呈非线性增加,当Fr=0.779时,Cn达到最大值;在获得25%减阻率的条件下,Fr=0.973时相对喷缝宽度为0.112所需喷气量最小即喷气所消耗功率最小。计算结果可为高速气泡船喷缝参数设计提供参考。     

弹塑性裂纹前端部分加强板的止裂效果分析

通过建立Dugdale模型,对裂纹前端部分加强的含裂纹板弹塑性情况下的韧性断裂问题进行了研究.实例计算并分析了加强板条的位置、相对刚度等参数对结构断裂参数的影响,亦对加强板条的止裂作用进行了分析.计算结果表明,裂纹前端布置加强板条能有效地降低裂纹尖端的开口位移,阻止裂纹的扩展,其止裂作用受加强板条的位置、结构参数及加强板条与含裂纹板的材料参数等诸多因素的影响.     

泄漏对船用辅汽轮机溢流阀静态特性的影响

为掌握船用辅汽轮机溢流阀的使用特性,通过合理简化,建立了流体力学方程,采用解析的方法研究了泄漏对溢流阀特性的影响。计算结果表明:泄漏使得整定压力稳定,降低润滑油压力;整定压力的降低可以减小泄漏的影响;泄漏在机组启停时影响更严重。研究工作有助于机组的试验工作。