大型舰船环状冷媒水系统运行模拟分析与试验

搭建了某舰船环状冷媒水系统的模拟仿真平台与试验平台,对该系统不同负荷需求下的运行模式进行模拟分析与试验研究,分析了舰船冷媒水系统在不同运行模式下用户的流量分配特性。结果表明,对于舰船夏季夜间与过渡季运行工况,系统双泵、三泵分别向全船所有用户供水时,用户流量分别约为设计流量的50%与70%,区间流量不平衡率小于15%,满足舰船用户不同负荷(50%或70%左右)下的流量需求;对于舰船冬季运行工况,系统单泵、双泵供全船全年支路冬季运行时,用户流量约为设计流量的70%与95%,其区间不平衡率均小于15%,满足舰船冬季满负荷(100%)部分负荷(70%)条件下用户的水量需求。通过模拟与试验结果对比,进一步分析实际舰船环状冷媒水系统的水力平衡特性。     

大型舰船环状冷媒水系统并网运行模拟分析

针对某大型舰船环状冷媒水系统形式及特点,利用Flow Master建立该环状冷媒水系统的模拟仿真平台。通过对环状冷媒水系统单泵、双泵、三泵以及四泵多种并网运行工况的模拟计算,分析不同运行工况下用户区内与区间的流量分配特性与水力失调情况。模拟结果表明,系统在并网运行时,各用户区内支路流量分配较均衡;单泵供全舰用户运行时,各区用户模拟流量为设计流量的26.7%~38.8%,区与区之间流量最大不平衡率为31.1%,出现明显水力失调现象;对于多泵联合供全船运行工况,各区用户模拟流量分别为设计流量的51.8%~58.4%、77.0%~76.2%、88.7%~90.8%,能适应舰船不同负荷需求,区与区之间流量最大不平衡率小于15%,流量分配较均匀,满足工程要求。     

船舶环状冷媒水系统冬季工况运行模拟分析

针对某船舶环状冷媒水系统冬季负荷特点,提出采用单泵及双泵供全船全年用户支路冬季运行2种模式。通过对该系统的仿真模拟,研究不同工况下,船舶在冬季运行模式下的全年用户支路的流量分配、水力平衡特性以及系统的水力稳定性。对单泵模式,任意1台水泵供水均能使全船各全年用户支路流量达到设计值的70%左右,支路最大不平衡率小于1%;在不同工况下,同一支路的流量最大偏差为7.27%～7.41%。对双泵模式,任意2台水泵联合供水均能使全船全年用户支路流量达到设计值的100%左右,且无水力失衡现象;在不同双泵联合运行工况下,同一支路的流量最大偏差小于5%。结果表明,对于船舶环状冷媒水系统单泵运行或者双泵运行可满足船舶部分负荷以及满负荷冬季工况需要,水力稳定性小于15%,满足工程需求。     

大型舰船环状冷媒水系统运行模式试验研究北大核心CSCD

[目的]为了解决大型舰船环状冷媒水系统多种工况运行时的水力平衡问题,[方法]针对该系统的形式及特点,搭建缩比试验平台,对系统各区独立运行、备用泵向各区供水、单泵及多泵联合供水等多种运行模式进行试验研究。分析在不同运行模式下各区用户支路的流量分配特性。[结果]试验结果表明,当位于舰船舯部的备用泵分别向其他各用户区供水时,各用户支路的实际流量达到设计流量的90%以上,其水力失调度为0.89~1.02;单泵向全舰供水时,用户试验流量仅达到设计流量的20.0%~37.1%,区间流量最大不平衡率均大于40%,存在严重的水力失调现象;对于系统多泵联合供水运行模式,双泵、三泵、四泵联合供水模式下的最优运行工况可满足舰船不同负荷下的水量需求,区间流量最大不平衡率小于15%,结果能满足工程要求。[结论]试验结果可为实舰运行与控制提供参考依据。     

大型舰船环状冷媒水系统运行模式试验研究

[目的]为了解决大型舰船环状冷媒水系统多种工况运行时的水力平衡问题,[方法]针对该系统的形式及特点,搭建缩比试验平台,对系统各区独立运行、备用泵向各区供水、单泵及多泵联合供水等多种运行模式进行试验研究。分析在不同运行模式下各区用户支路的流量分配特性。[结果]试验结果表明,当位于舰船舯部的备用泵分别向其他各用户区供水时,各用户支路的实际流量达到设计流量的90%以上,其水力失调度为0.89~1.02;单泵向全舰供水时,用户试验流量仅达到设计流量的20.0%~37.1%,区间流量最大不平衡率均大于40%,存在严重的水力失调现象;对于系统多泵联合供水运行模式,双泵、三泵、四泵联合供水模式下的最优运行工况可满足舰船不同负荷下的水量需求,区间流量最大不平衡率小于15%,结果能满足工程要求。[结论]试验结果可为实舰运行与控制提供参考依据。     

舰船岸接供水运行模式的水力平衡试验

针对岸接泵直接供水运行时,舰船各区用户流量分配不均,存在明显的水力失调问题。提出在冷媒水管网系统中增设动态流量平衡阀、增压泵及分流跨接管3种水力平衡措施以改善系统水力失调。试验结果表明,采用增压泵和分流跨接管2种措施的效果更好,能使各区用户的流量分配更均匀。     

舰船空调循环冷媒水系统处理技术发展及运用

本文介绍了舰船空调循环冷媒水系统的运行特点及围绕这些特点采用的两种水处理方案。通过方案比较，建议在舰船上推广定压换热装置，并提出了对冷媒水进行水质处理的必要性。     

海水冷却智能管网离心泵最优调速特性

变速泵能适应船舶海水冷却智能管网变工况运行时管网水力特性和流量需求变化。本文以各海水冷却用户供水冗余量最优及泵站能耗最低为目标,建立离心泵最优调速数学模型,并以最小二乘准则为参数判断依据,利用离心泵流量-扬程试验数据,提出离心泵多变量最优调速模型参数辨识方法。运用AMESim软件,分别以定转速模式、双转速模式和最优调速模式,对某船舶海水冷却管网变工况运行进行仿真研究。研究结果表明,相比定转速模式、双转速模式及最优调速模式不但可以使变工况运行条件下各用户供水冗余量大大减小,而且使得离心泵功耗大大降低。     

舰船集成冷媒水系统损害检测

舰船集中冷媒水系统配置方式可以集中为舰船电子设备冷却提供保障,克服电子设备因自带冷却系统产生的寿命周期费用高、可靠性水平低等问题,能减少资源消耗,简化设备配置,优化系统设计,实现冷却资源的综合利用。集中冷媒水系统的损害检测及管理是舰船损害管制的一项重要内容。在分析舰船冷媒水系统集成及舰船损害管制的基础上,进一步探讨采用主元分析法(PCA)对冷媒水系统测量传感器的损害进行检测与诊断,并在水系统的模拟平台上对传感器的损害检测与诊断进行验证。根据水系统在正常运行条件下的系统压力传感器的测量数据建立的主元模型可解释系统方差95%以上,置信限为1.639 4。在某压力传感器损害(即故障)条件下的运行数据的Q-统计超出这一置信限,说明有压力传感器发生故障,且从Q-分布图可以看出,故障压力传感器的测量贡献率最高,占45%~75%,从而实现了故障传感器的诊断。提出一种平时与战时相结合的集中冷媒水管网的损害检测与诊断流程。     

铺管船空调系统选型及冷媒水系统设计

以某深水铺管船为例,介绍了全空气系统和风机盘管加独立新风的2种空调系统方案,并对这2种方案进行比较,决定采用风机盘管加独立新风的系统方案。通过对冷媒水系统管路布置,水泵流量、扬程的计算,膨胀水箱、加药罐的选型,较为完整地介绍了水系统的设计。研究表明,该空调系统及冷媒水系统设计在对居住环境要求较高的海工项目中,具有广阔的应用前景。     

基于压力敏感性分析的集中冷却系统泄漏诊断

针对舰船电子集中冷却系统管网的泄漏故障对系统安全持续运行会造成危害的情况,提出一种应用压力敏感性分析法进行泄漏诊断的方法。采用Flow Master建立一个电子集中冷却系统管网水力模型,并根据管网实测水力特性进行模型标定,利用该模型模拟管网正常运行及泄漏条件下的运行参数,获得不同泄漏故障方案下的相关性系数表,获取管网不同泄漏故障方案的敏感性矩阵,并采用相关性函数法对实测余差向量与敏感性矩阵进行相关性分析,得到故障分析相关性系数表。研究表明:相关性系数值越大时,对应的泄漏故障方案泄漏点出现泄漏的可能性越大。利用所建立的模型和诊断方法进行了泄漏诊断分析,诊断结果与管网实际泄漏点吻合。     

双桨推进改为单桨推进操作注意事项

<正>0引言公务船、平台守护船、救助船等在设计建造时,动力系统多为双机双桨或多机双桨推进模式,螺旋桨多为单向转动的定速变距桨,不仅能提供足够的动力输出以保证较高的航速,而且可以提高船舶的可靠性及操纵灵活性。此类船舶要么高负荷、高航速工况运行,要么低负荷、低航速工况运行,甚至后者运行时间更久。而在动力系统设计时通常考虑高负荷、高航速工况,不考虑低负荷、低航速工况,因此在巡航搜索、低速伴航、滞航守     

主冷却剂流量连续变化调节反应堆功率可行性研究

通过建立主冷却剂流量连续变化调节反应堆功率仿真模型,引入二回路负荷变化,对核反应堆热工水力瞬态过程进行分析研究,并与控制棒调节功率方案进行对比。结果表明:在低功率运行工况下,通过连续改变主冷却剂流量能够实现反应堆功率的调节,并满足反应堆热工安全性和机动性的要求。     

绣江复航工程白马枢纽省水船闸三维水力特性数值模拟

建立白马枢纽省水船闸三维紊流数学模型,对船闸充水过程的正常运行工况进行数值模拟,分析水力特性以及船舶系缆力,并与相同水力边界条件下的普通单级方案进行对比分析。结果表明,省水方案较普通单级方案,按下一级阀门提前开启的方式,充水时间有所延长,增幅6.7%;3个流量峰值中,1峰和2峰值降幅分别为30.98%、31.6%,3峰值增幅为15.16%;船舶纵向最大系缆力和横向最大系缆力降幅分别为36.25%、44.18%。船闸的水力特性等各项参数均满足规范及设计要求。     

蒸汽管网水力热力联合计算数学模型及应用方法的研究

利用连续性方程、动量方程和状态方程建立了蒸汽稳定流动数学模型,并简化求解得出了压降计算公式,建立了蒸汽管网水力热力联合计算数学模型,通过反复迭代校正管段流量、管段平均密度和定压比热容的方式,使水力和热力计算吻合在一起,采用管网热力模型与管网水力模型相联系的节点方程法求解节点温度与节点压力。蒸汽管网水力和热力联合计算的方法,提高了计算精度,基于VC 6.0编程工具编制了蒸汽管网水力热力计算分析系统,实现了管网计算的界面化操作。并以实际蒸汽供热管网为例,对管网的水力、热力工况进行了全面的计算,计算结果与实际运行结果比较表明,该方法可以用于指导工程实践。     

蒸汽动力系统在不同工况下的凝水分配协调性分析

[目的]为满足蒸汽动力系统在不同工况下的使用要求,需开展凝水分配协调性分析和管路优化设计。[方法]基于Flowmaster仿真计算软件,建立凝水系统的管网仿真模型,分析低工况和高工况下的凝水系统压力和流量分配情况,并相应提出降低水柜安装高度和调整系统管路连接方式这2种优化设计方案。[结果]计算结果表明:在低工况下,当凝水系统中节流阀开度30%、循环阀开度45%时,储水量最大为0.128(归一化处理结果),当节流阀开度小于13%时,凝水系统将无法实现储水功能;在高工况下,当凝水系统中节流阀开度90%、循环阀开度18%时,储水量最大为0.404,且凝水系统的分配协调性更好;2种优化设计方案均可有效改善低工况下凝水系统的分配协调性。[结论]研究成果可为实船凝水系统的管路优化设计提供参考。     

高速水面舰船多工况螺旋桨叶剖面优化设计

针对水面舰船的高、低航速多工况服役需求,通过增强桨叶剖面在低空泡数条件下的负荷和控制桨叶剖面在高空泡数条件下的流动分离,提出了一种螺旋桨叶剖面参数化构型。在此基础上建立了多工况叶剖面优化设计方法,使舰船螺旋桨在高、低航速下均能有效、经济航行。以DTMB 5415舰船螺旋桨为例,优化设计了一个叶剖面,并应用到桨叶设计。通过与常规NACA剖面桨在多工况下的对比模型试验获得验证,试验结果表明:对应20 kn航速时,两种剖面螺旋桨的水动力效率相差1.5%;在对应40 kn航速工况下优化剖面桨水动力效率比NACA剖面桨高6.4%,并避免了推力突降风险。     

基于CFD方法的某喷水推进舰船矢量控制运动仿真

以喷水推进舰船为研究对象,基于计算流体动力学（CFD）方法获得其水动力导数,在设计航速下对其进行矢量运动控制仿真研究。采用STAR-CCM+开发CFD求解器,采用流体域体积（VOF）方法求解自由面,选用Realizable k-ε模型作为湍流模型。通过纯横荡试验和纯艏摇试验的平面运动机构试验对船体受到的横向力和摇艏力矩进行分析,得到水动力导数,并构建适用于喷水推进舰船的操纵运动模型。结合建立的操纵运动模型设计喷水推进船的艏向控制器并进行矢量控制仿真,验证所提方法的可行性。     

变风量空调系统的能耗建模与优化

针对变风量中央空调系统的节能优化问题,以冷媒水泵能耗与风机能耗总和最小为优化目标,建立冷媒水泵与风机能耗的半经验模型。基于支持向量回归方法建立空调机组表面冷却器的运行模型,以冷负荷需求为约束条件,以冷媒水流量和送风量为优化参数,提出一种改良的能耗优化模型。采用粒子群优化算法找到最佳匹配点,使总能量消耗最小,为中央空调系统节能优化运行提供参考。     

水力式升船机平衡重波动机理

水力式升船机是一种新型的通航建筑物,它完全利用水的浮力来驱动承船厢运行,与传统形式升船机相比具有十分明显的优越性。设计并建立了水力式升船机单竖井概化物理模型,初步探讨影响水力式升船机运行稳定性的主要因素,对比不同试验工况下竖井水力学特性及平衡重波动等特性。结果显示:竖井与平衡重间隙比为0.061时,在一定范围内增大流量对平衡重上升过程波动几乎没有影响,且平衡重上升过程相对稳定。