船用锅炉给水再循环管路上的节流孔板设计与优化北大核心CSCD

船舶给水管路上节流孔板的过度限流,会引起管路产生剧烈的振动和噪声,极大地影响船用给水系统管路的安全运行。针对某大型船舶蒸汽动力系统试验中给水再循环管路上单级节流孔板汽蚀诱发管路剧烈振动和噪声的故障事例,根据管路汽蚀的理论评估方法,分析孔板汽蚀诱发管路振动的机理。采用CFD数值模拟手段研究给水再循环管路节流孔板流域的压降特性、湍流结构及温度场分布规律,验证并明晰给水再循环管路单级节流孔板下游发生的汽蚀现象。为规避孔板发生汽蚀现象,提出多级孔板减压限流的方法,基于阻塞压差的理论设计方法,结合多级节流孔板几何级数递减的设计原则,计算节流孔板的孔径、级数和厚度。该分析方法可用于指导船舶大压降给水系统管路多级节流孔板的结构设计和安全运行。     

船用锅炉给水再循环管路上的节流孔板设计与优化

船舶给水管路上节流孔板的过度限流,会引起管路产生剧烈的振动和噪声,极大地影响船用给水系统管路的安全运行。针对某大型船舶蒸汽动力系统试验中给水再循环管路上单级节流孔板汽蚀诱发管路剧烈振动和噪声的故障事例,根据管路汽蚀的理论评估方法,分析孔板汽蚀诱发管路振动的机理。采用CFD数值模拟手段研究给水再循环管路节流孔板流域的压降特性、湍流结构及温度场分布规律,验证并明晰给水再循环管路单级节流孔板下游发生的汽蚀现象。为规避孔板发生汽蚀现象,提出多级孔板减压限流的方法,基于阻塞压差的理论设计方法,结合多级节流孔板几何级数递减的设计原则,计算节流孔板的孔径、级数和厚度。该分析方法可用于指导船舶大压降给水系统管路多级节流孔板的结构设计和安全运行。     

船用大压降给水管道多级孔板设计及节流特性研究

为减少大压降给水管道振动和噪声,确保船舶汽水系统的稳定循环特性,以某船用大压降给水管道为原型,采用CFD数值模拟的方法分析六级同心孔板和六级偏心孔板的压降特性、流场结构及湍流脉动规律,计算结果表明,六级偏心节流孔板适用于大压降短管距的船舶给水管路系统。数值计算的结果与理论设计吻合较好。     

汽轮发电机组滑油管路振动分析及处理

针对汽轮发电机组滑油管路振动偏大现象,通过现场排查和振动测试,在排除了结构安装及管路部件故障的可能因素基础上,从降低滑油激励力和提高管路刚性角度出发,探索了节流孔板大小和管路刚性对管路振动的影响,发现对于本机组管路,调整节流孔板并未取得理想效果,而提高管路刚性效果明显。考虑到机组膨胀变形对管路的影响,对刚性管路进行了安全性分析,结果满足要求,最后对改进后的管路进行了试验,结果显示滑油管路振动得到了很好地控制。     

汽轮发电机组油管路减振降噪试验研究

为实现油压和油量的合理一,在发电用汽轮机油管路中设置了节流孔板.讨论在原油管路中节流孔板处产生较大的振动和噪声.通过分析,将油管路中的主油泵主注油器进出口管路上节流孔板加以发行,将原孔板改变为节流喷嘴的结构型式.试验证明,注油器和主油泵出口出以及节流喷嘴出口处的振动和噪声大大降低,达到减振降噪的效果.     

汽轮发电机组滑油管路高频噪声的消除

汽轮发电机组在试验调试期间,滑油管路产生尖叫声,噪声指标大大超出设计要求.通过分析认为滑油管路走向复杂,滑油经节流孔板节流后产生了高频噪声.经过节流孔板结构型式的改造,高频噪声得以消除.利用计算软件对节流孔板进出口附近的滑油流场进行理论计算,结果表明改进的节流孔板降低了滑油在管路中的流速,减弱了滑油流动时产生涡的强度,缩短油流稳定时间和距离,使滑油流动在很短距离内稳定,避免出口出现弯头时产生噪声和振动,达到消除噪声尤其是高频噪声的目的.     

节流孔板的流场噪声耦合分析及改型设计

针对某型汽轮发电机组油管路振动噪声大的问题,利用数值仿真方法对油管路节流孔板进行流动与噪声耦合计算分析,结果表明故障原因是节流孔板处产生了汽蚀现象。在此基础上,对节流孔板结构形式进行改型优化,得到节流降压及噪声性能优越的半圆角型节流孔板结构,这是因为圆角导流作用有效减弱了孔板处的流动剪切作用,进而降低了噪声,并防止了汽蚀现象的发生。     

船用增压锅炉雾化蒸汽减压装置

针对某型船用增压锅炉雾化蒸汽系统前后压差过大,易导致蒸汽压力调节器堵塞的问题,提出加装多级节流孔板减压装置的解决方案,并探索出一种适用于求解以微过热蒸汽为流动介质的三维多级节流孔板的数值模拟方法。通过对3种设计方案的流动特性和节流特性的比较得出:方案2的速度场和压力场的衰减符合流体运动规律,且在孔板进口压力不低于1.5 MPa时,可以保证雾化蒸汽的工作压力,为最佳的工程应用方案。同时,以方案2为设计依据,研制了1套节流孔板减压装置,并安装于某型船用增压锅炉雾化蒸汽系统上进行试验使用,试验结果与模拟结果的误差仅为5‰,证明了所述模拟方法的可靠性。     

基于复合结构的两级空化发生器设计优化及数值模拟

利用Fluent软件,在相关空化发生器装置研究基础上,在边界条件一定的前提下,对设计的3种不同排布方式的孔板与文丘里管结合的复合结构的空化发生器进行数值模拟,探讨3种空化发生器的空化效果及不同的孔板排布对空化效果的影响。通过对模拟所得的速度云图、湍动能云图和汽含率云图及分布散点图进行对比分析。结果表明,本文中复合结构的两级空化发生器空化效果显著提高,其中不同排布方式的孔板对复合结构的两级空化发生器的空化效果有明显影响,孔板是中心孔的辐射状分布时,空化发生器的核心区平均气含率最高,空化效果最显著。     

小型汽轮发电机组停机过程中润滑总管油压突变现象的分析

针对某小型汽轮发电机组在停机过程中出现的润滑总管油压突变现象,通过油管路节流孔板的调节、换向阀的结构改造以及相应的试验验证,研究了停机过程中润滑总管的油压变化情况。研究结果表明：停机过程中润滑总管的油压突变现象主要是由于电动油泵与主油泵在主油泵出口处单向阀以及注油器处换向阀上的相互作用冲突造成,是机组油系统管路的固有特性,对机组不会产生任何损伤．     

多孔孔板水力空化灭活船舶压载水中微藻的研究

利用自制的水力空化装置来研究多孔孔板的孔径和开孔个数对异弯藻灭活率、装置能耗及单位能耗所灭活异弯藻个数的影响。结果表明,对于多孔孔板,在孔数恒定时,随着孔径的增大,异弯藻灭活效果会降低。另一方面,随着孔径的增大,装置的能耗减小,但是单位能耗所灭活的异弯藻的个数却增加,提高了装置的能量利用率。此外,当孔板的开孔率一定时,随着开孔个数的增加,异弯藻的灭活率会降低。开孔个数的增大也会降低水力空化装置的能耗,从而使单位能耗所灭活的异弯藻的个数增加,同样也提高了装置的能量利用率。     

蒸汽旁排减压装置中斜孔设计与性能分析

针对船用汽轮机旁排装置体积过大,在舱室中设置困难的问题,利用数值仿真方法对孔板节流孔板进行流动计算分析,并采用斜孔节流的方式尝试改善该问题,增加单级孔板的减压能力。研究结果表明,斜孔的使用能够有效增加减压装置的减压能力,增加倾斜角度、减小通流孔直径、增加斜孔板厚度均能够使得斜孔板的减压能力随之增加。     

2500 TEU冰区集装箱船边压载舱空气吹泡系统的设计优化与吹泡试验

冰区船边压载舱防冻使用空气吹泡系统,旨在通过连续的压缩空气吹泡提供动能,防止最低冰面水线以上边压载舱水面整体结冰,保证压载泵能够正常抽吸舱内海水,防止干抽。本文针对2 500 TEU集装箱船第一次吹泡空气系统试验存在的问题给出了设计理论优化方案。同时当前项目给出了设备不做改动,只增加节流孔板的调试优化方案;通过试验确定进舱管路增加的节流孔板的大小,在空压机持续运转的情况下,验证所有边压载舱均正常持续地吹泡防冻运行,满足DNG GL Winterization Basic船级符号的要求。     

管路激励下邮轮典型板架结构的声振特性

为合理评估邮轮结构的振动和噪声,并建立其振动噪声预报方法,需掌握邮轮上层建筑中典型开孔高腹板架结构的声振特性。采用试验与数值仿真相结合的方法,分析典型开孔高腹板架结构的振动特性及其在管路激励下的声振特性,探讨板架结构边界条件、管内流速和管路材料等因素对开孔高腹板架结构声振特性的影响规律。研究得到的邮轮典型开孔高腹板架结构声振特性的影响因素和影响规律,可供邮轮结构振动噪声预报和舒适度设计参考。     

冷凝—冷却蒸发器——一种利用锅炉给水作为冷却水进行海水淡化的新型高效率的蒸发器

轮机工程师们一般把蒸发器和锅炉给水换热器看作船舶动力装置独立的组成部分。这种观点正随着喷淋薄膜蒸发器,利用锅炉给水作为蒸发器冷凝管束的冷却介质的成功发展而发生变化。因此,蒸发器便兼有低压给水加热器的作用。把这两个独立的设备装在一起,既能提高整个循环系统的效率,从而降低燃料的消耗率;还可以简化给水系统的管路排列,使结构更为紧凑,经济性更好。     

基于欧拉梁理论的管路纵向波功率流简化模型误差分析

为分析基于欧拉梁理论的管路纵向波功率流简化模型的误差,首先基于壳体理论推导了充液管路纵向波功率流的精确模型,该模型解析和表述了管路材料、几何参数以及管内液体流速等因素与功率流之间的关系,通过与基于欧拉梁理论的功率流简化模型的对比即可得到简化模型的误差。理论分析与仿真结果表明：在低频区,基于欧拉梁理论的纵向波功率流模型误差近似为一恒定的常数,该常数与厚径比以及管路的材质有关,而管路半径以及管内流速对简化模型误差的影响可以忽略。     

低噪声控制阀优化设计及试验验证

控制阀在舰船管路系统中运行时受流体激励产生振动噪声,抑制阀门节流口空化及降低阀内流动脉动是低噪声控制阀设计的关键。该文基于计算流体动力学方法,以某型分层迷宫式控制阀为对象,进行了低噪声的优化设计。优化设计方案采取了一系列有利于抑制空化、均匀流场并降低流动脉动措施,包括应用双层渐变开孔阀套、入流整流装置、阀芯吸振装置、出流导流装置等。优化设计方案的流动计算分析结果表明,优化设计方案有利于降低振动噪声源。通过对普通控制阀、分层迷宫式控制阀和新型低噪声控制阀台架试验对比结果表明,相同水力状态下新型低噪声控制阀水动力噪声、振动响应和空气噪声皆显著降低,优化设计方案得到了试验验证。     

内射流对离心泵汽蚀性能和空化流动的影响

基于标准k-ε湍流模型,结合Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对比转速为69的离心泵进行数值模拟,揭示内射流结构对泵内部空化流动的影响机理,比较射流孔径对泵汽蚀性能的影响,分析内射流引起的空化泡形态分布和演变规律.结果表明:射流孔的存在导致泵叶轮流道在进口抽真空状态下更易发生空化,射流孔径越大,对流道中空化发展的影响越强烈;当射流孔直径为6 mm时,在0.8倍、1.2倍和1.4倍设计工况下,模型泵的临界空化余量分别增加17％、69％和5％.由于内射流的轴向速度较大,在剪切层形成局部低压区,其自身更易发生空化.当有效空化余量降低时,在小流量工况下,叶轮进口轴线附近率先出现螺旋型空化带,并逐渐转化为范围更大的空泡团;在大流量工况下,空化发展缓慢,仅发展出空化带结构.     

基于给水泵内特性的给水管路系统建模方法研究

针对给水控制系统的建模应用,介绍了一种基于给水泵内特性的给水管路系统建模方法.传统的基于给水泵特性曲线的建模方法只能模拟静态特性,而基于给水泵内特性的建模方法能够同时模拟给水管路系统的静态和动态特性,为给水控制系统的设计提供了仿真验证对象.根据动量矩定理以及翼栅分析理论建立了基于给水泵内特性的给水管路系统数学模型,采用VC++6.0编制了仿真程序,利用龙格库塔法对数学模型进行解算.通过对给水管路系统典型工况的仿真试验对该数学模型以及建模方法进行了验证.仿真试验结果表明,该建模方法能够正确模拟给水管路系统的静态与动态特性,具有一定的应用价值.     

不同流体介质的空化热力学效应

为了分析不同流体介质的空化热力学效应,本文采用数值模拟的方法计算了不同温度的水体、液氮和液氢的空化流动.计算基于均相流模型,采用能较好描述流场非定常特性的FBM湍流模型和考虑热力学效应的修正空化模型,并在能量方程源项中考虑了空化的影响,数值模型和随温度不断更新的物质属性均通过软件二次开发引入.结果表明:对三种不同的流体介质水体、液氮和液氢,空化热力学效应影响依次增强,在同一流体介质中,流体介质的工作温度越接近物质临界点,空化的热力学效应越明显.热力学效应明显主要表现在:空穴长度的缩短程度更大,蒸汽含量降低较多,压降和温降增大.同时发现,流体介质的物质属性决定了热力学效应的影响程度,物质属性主要影响参数包括饱和蒸汽压、液汽密度比和热传导系数,饱和蒸汽压变化梯度增大,液汽密度比和热传导系数变低,上述三种物质属性的变化趋势,导致了该流体介质或者该工作温度下的空化热力学效应较强.