基于NSGA-Ⅱ的燃气轮机排气引射装置多目标优化设计

[目的]排气引射装置是舰船燃气轮机进排气系统的重要组成部分,保证排气引射装置的排气与引射性能对船舶的正常运行至关重要。[方法]针对某型燃气轮机排气引射装置的结构特点,选取8个关键的设计参数作为优化变量,2个关键性能指标作为目标函数,通过单因素影响分析,获得目标函数与各设计变量之间的变化规律,确定与目标函数相关性较大的2个设计变量。然后在此基础上,基于多目标优化遗传算法NSGA-Ⅱ对设计参数进行优化,并将选定的优化方案放入燃气轮机进排气系统一体化模型中进行验证。[结果]结果显示,相比原方案,优化后的排气引射装置能显著提升燃气轮机箱装体的引射率,满足排气引射量的设计要求,但同时也会导致排气蜗壳出口总压增加。[结论]所做研究对燃气轮机排气引射装置的设计与优化具有一定的参考价值。     

船用燃气轮机排气引射系统的数值模拟及实验研究

主要对船用燃气轮机排气引射器进行数值模拟,通过改变排气引射系统的结构来提高引射系数.根据计算结果对改进前后两种引射系统的总压,静压分布及引射性能进行分析并利用实验进行验证,结果表明计算结果与实验测量值吻合良好.     

船用燃气轮机排烟温度场分析与优化

为进一步提高船用燃机排气引射器的工作性能,降低红外辐射,以某型船用燃机排气系统为研究对象,采用数值模拟的方法对船用燃气轮机排气系统在不同工况下的工作性能进行数值模拟研究,获得各工况下燃气轮机排气系统出口处的温度场.在此基础上,分析主喷口面积和侧壁窗口面积对排气系统出口温度分布的影响.研究结果表明,随着主喷口出口面积的逐渐减小,引射系数和总压损失都有所增加,排气室侧壁窗口面积的增加会增大整个装置的引射系数,但变化幅度低于主喷管出口面积变化造成的影响.     

刚性变幅船用起重机臂架结构计算方法

通过对中国船级社《船舶与海上设施起重设备规范(2007)》中对刚性变幅的船用臂架起重机计算要求进行分析和整理,结合起重机械方面专业书籍对相关结构的计算方法,给出了比较适合这类船用起重机臂架结构的计算方法,其中包括对该类型的起重机的单梁箱形变截面等强度臂架结构强度和变形扰度的计算分析。计算结果要求:结构强度应小于所用材料许用应力,变形扰度应满足Y方向变形[Σy]≤1/40和X方向变形[Σx]≤1/100的要求。通过对船上刚性变幅船用起重机臂架结构的计算应用,该类起重机在实际各种工况下使用中无结构损坏和变形,证实了该计算方法完全符合刚性变幅船用起重机臂架结构安全要求。     

燃气轮机排气引射装置数值模拟

对燃气轮机排气引射装置进行了三维数值模拟,采用非结构网格、Realizable κ-ε湍流模型求解三维N-S方程组,得到了全流场速度、压力、温度等的分布情况,并进行了详细分析。结果表明所采用的数值模拟方法较为准确,能充分反映排气引射装置的流场发展情况。对排气引射装置设计具有指导意义。     

船用柴油机排气冷却降噪装置性能仿真与实验研究

在特定情况下,船用大功率柴油机排气温度和噪声会受到严格限制,为解决这一问题,考虑在柴油机后安装冷却降噪装置.现应用湍流气粒两相流动的计算流体力学理论,对冷却降噪装置的冷却效果及阻力特性进行仿真计算,计算结果和试验吻合较好.     

船用柴油机排气冷却消声器流体与消声特性

为了降低船用柴油机排气噪声,并对废气进行冷却以降低红外辐射,实现红外隐身目的,要求在排气系统中安装排气冷却消声器。利用数值算法研究排气冷却消声器的气体流动特性、冷却效果、声学性能。首先利用有限体积法计算并分析了排气冷却消声器在冷却与不冷却时的空气动力性能,得到其阻力损失特性、冷却效果和温度场信息。在流体计算的基础上得到消声器温度场,然后采用声学有限元法计算并分析了排气冷却消声器在室温与高温冷却下的声学特性,将排气冷却消声器的左端共振腔体积减小,改变其共振频率从而改变消声器在低频时的声学性能。     

箱装体模块内气体净化技术研究

介绍了安装有发动机的箱装体内气体净化技术的研究,所研制的空气净化器从环保角度成功运用于实船。运行状况及大量测量数据表明经过该装置处理的有害气体排放满足相关规定和技术要求。其净化过程的设计优化,对类似空气净化装置产品的开发研究有一定的理论和实际意义。     

高速舰用燃气轮机超短型排气引射装置的研究与应用

在研制我国首制舰用燃气轮机超短型排气引射装置的过程中,作者通过理论研究和大量的模型试验,成功设计了超短型排气引射装置.本文阐述了超短型排气引射装置成功设计的要领,并给出实艇应用实例.对燃气轮机舰用化发展起到了推动作用.     

1998年《机电设备》总目录

船舶设备与技术舰船用新型汽轮给水泵的设计舰船造水装置用水位调节器的使用和改进船用液压系统早期故障与清洗质量船用蓄能器的应用’97日本造船配套工业新技术研讨会综述舵锚机近况及发展前景新型66—10G3高压空气压缩机汽轮凝水增压泵的汽轮机设计改进舵减摇系统船用自吸离心泵的结构未来水面舰艇的机舱通风一闭式机舱通风系统关于MEPC.60(33)决议的几点探讨船用自吸离心泵正常运行条件的探讨风冷热泵冷热水机组压缩机故障分析侧推装置的设计研究及其在水下工作船上的应用离心泵的汽蚀和诱导轮设计机械研究与设计储汽筒椭圆形封头及人…     

不同端口下单级狭缝引射对冷却气膜影响的数值计算

狭缝引射是气膜冷却结构中比较重要的一个,多用于船体和燃气轮机的尾气排放装置。但现有对该结构的研究多是整体性能方面,对单级引射结构的引射效果则研究较少。通过对直角、45°角和圆角这三种不同端口以及每种端口下,三种不同狭缝宽度进行数值模拟,得出了引射效果最佳的单级结构、宽度尺寸及该结构的研究方向。     

船用高温风机电机通风冷却风道数值研究

本文以某型船用高温风机电机为研究对象,并采用计算流体力学和数值传热学手段研究其通风冷却系统,对该船用高温风机电机通风冷却风道的流场与电机外壳表面的温度场开流固耦合数值模拟,得到了通风冷却风道的流场分布和电机外壳表面的温度场分布,并对电机外壳表面的温度分布情况进行分析。数值模拟结果可以为电机通风冷却系统的合理设计和安全可靠运行提供参考。     

船用燃气轮机箱装体装置性能测试项目及程序

燃气轮机箱装体具有隔声、隔热、抗冲击、气密性好、安装维修方便、适于快速换装等显著优点。文章基于船用燃气轮机箱装体装置的功用,提出了其性能测试项目及程序。箱装体装置应进行齐套性和密性检查、减噪能力试验、灭火系统试验等项目测试。     

低速电喷柴油机SCR反应器强度有限元分析

以STX-MAN 6S35ME-B9船用低速柴油机排气管尾部加装的SCR设备的反应器为研究对象,对该型SCR反应器进行多种工况的有限元强度计算,着重分析船舶在横摇22.5°时SCR反应器的最大等效应力以及安全系数。计算表明,各种工况下该反应器的设计满足强度要求,该结果对于SCR反应器在实船上的安装方案提供了依据。     

柴油机船高性能废热回收发电装置

文章介绍了高性能废热回收发电装置首台试验样机约一年的运转经验,证明达到原设计性能。文章还介绍了主机排气温度是降低排气能量损失的重要因素。这是一种切合实用的装置并能有效回收废热。该装置能供应船上所需电力以及船用蒸气。本文还阐述了三级压力蒸汽发生系统、排气经济器以及排除颗粒的除灰器的实用性,经济性及结构。     

船用中速柴油机排气SCR净化消声器的联合仿真分析

船用柴油机对环境的影响主要可分为噪声污染和排放造成的大气污染,伴随着国际海事组织(IMO)第3阶段排放标准(Tier Ⅲ)的实施,为船舶配置选择性催化还原反应(SCR)脱硝装置已成为必然选择,可借鉴车用柴油机排气净化消声器装置的应用经验,对船舶柴油机的排气消声器和SCR反应器进行联合设计。采用动力系统、流场和声场联合分析的方法,结合商用软件GT-Power、Fluent和LMS Virtual. Lab进行联合仿真,计算初步设计配置于船用MAN 9L32/40型柴油机排气净化消声器的压力损失和消声效果。仿真计算结果显示,该排气净化消声器的压力损失满足柴油机排气要求,同时在2 000 Hz以下具有良好的消声效果。     

船用大功率发电机流场及温度场分析计算

本文以某船用大功率发电机为例,建立了电机的流场和温度场三维耦合模型.基于流体动力学软件FLUENT,得到了电机稳定运行时的流场以及温度分布情况.通过对计算结果进行分析,在此基础上对通风结构进行了优化,有效降低了电机温升,为船用大功率发电机通风及热分析提供参考.     

船用拼装式直升机机库强度分析与评估

船用拼装式机库用于战时快速加装到动员民船上,为舰载直升机提供海上安全停放场所。该机库设计上既要求能够快速拼装,又要求能够满足恶劣海况下的结构强度和风雨密要求。为了分析机库强度,首先进行机库受力分析,再建立机库有限元模型并计算,得到机库结构应力值,以及变形和位移量,最终依据相关规范及所用材料强度评估机库的强度与变形是否满足要求。该研究可为船用拼装式结构物的强度分析计算提供参考。     

自流喷水冷却装置喷水降温效果计算分析及结构设计

为降低柴油机排气温度,根据流体力学、热力学和喷射器的基本原理对安装在柴油机排气管路上的自流喷水冷却装置降温效果进行理论计算和分析,结合模拟试验完成自流喷水冷却装置结构的方案设计。使用表明,该装置将柴油机排气温度降低至100℃,可有效降低排气红外辐射特征,柴油机的排气背压没有明显增加。     

船用燃气轮机排气红外抑制装置的流动分析

本文在分析船用燃气轮机排气系统红外抑制装置结构特点的基础上，从数值计算和实验测量两方面分析了该装置结构参数对气流流场的影响，以及温度场的分布规律，得到了若干结论，为工程设计和分析排气系统红外抑制装置提供了理论依据，具有一定的实用价值。