基于FDS的细水雾抑制熄灭船舶机舱火灾模拟研究

利用火灾动力学仿真软件FDS研究了不同条件下细水雾对船舶机舱内柴油池火、喷雾火及两者的组合火灾的灭火过程。对比分析了不同细水雾粒径和流量、喷雾速度、通风条件以及存在障碍物情况下,上述3种火情的火场温度变化、火焰附近的氧浓度和灭火时间等情况。结果表明:粒径为200μm及以下的细水雾能够快速扑灭柴油池火,抑制喷雾火及组合火灾,并且能降低障碍物对灭火效果的影响,减小因较大粒径的细水雾直接进入油池表面对火焰造成的强化效果。增加细水雾的喷雾速度和流量,可以明显降低火灾温度,有效抑制火灾的发展。氧气窒息作用对于扑灭油类火灾具有明显的效果,在封闭条件下使用细水雾能够防止火灾蔓延、实现快速灭火。     

粒子相位多普勒分析仪

日本松贸机器公司最近销售一种DANTEC粒子测量系统——粒子相位多普勒分析仪。该仪器采用脉冲多普勒方式,对球形粒子可以同时进行从一维到三维的速度、粒径以及浓度的非接触测量。适用于液滴的测量、喷雾特性的研究、喷嘴研究、燃烧系统研究、细胞研究、二相流、从一维至三维的速度分布、紊流研究、雷诺应力的测量。     

发动机排气喷雾降温数值模拟与影响因素分析

针对发动机排气喷雾降温问题,基于气-粒两相流理论建立了排气系统内喷雾降温的数学模型,用计算流体动力学方法进行数值模拟,揭示雾滴运动规律和排气降温规律,分析喷雾参数对发动机排气喷雾降温效果的影响。研究发现,喷雾流量、喷雾锥角和雾滴平均直径对排气喷雾降温的影响较大,雾滴的初始温度、最大直径及其尺寸分布的均匀度指数等因素对排气喷雾降温影响较小;提高发动机排气喷雾降温效果,需要将雾滴尺寸控制在一定的分布范围之内,而不能一味减小雾滴平均直径。数值模拟结果与实验结果符合较好。     

大型疏浚泥泵固液两相流场特性的数值模拟分析

基于欧拉双流体模型对绞吸挖泥船大型泥泵进行固液两相流的非定常数值模拟计算，通过对比分析颗粒粒径、颗粒浓度、颗粒密度对两相流线、固相颗粒浓度分布等流场特性的影响，为提高疏浚泥泵的优化设计提供指导。模拟结果表明，颗粒物理特性对液相流线分布的影响较小，随着颗粒粒径增大，液相对固相的带动作用减弱；随着颗粒密度的增大，液相对固相的带动作用未减弱；随着颗粒浓度增大，液相对固相的带动作用增强；随着粒径和密度增大，颗粒分布不均性加强；随着颗粒浓度的增大，颗粒浓度分布均匀性加强，靠近叶片壁面浓度明显增大。对比了两种泥泵流道的颗粒浓度分布，通过叶轮流道的优化设计，可以减少颗粒在流道表面的集聚，降低泥泵磨损。     

蒸汽流冷却水喷雾掺混蒸发过程一维数值模拟

通过分析高温水蒸汽流中冷却水喷雾液滴的蒸发和液滴与蒸汽流之间的掺混过程,建立描述蒸汽流动和液滴运动变化的数学物理模型。基于欧拉拉格朗日方法和SIMPLE算法设计了一维程序进行仿真计算,获得了试验器中蒸汽相压力、温度、速度的分布及冷却水喷雾液滴的粒径、速度、温度的变化过程。针对不同的冷却水喷嘴结构和工况参数进行一维仿真计算,得到各参数对掺混蒸发过程的影响,为合理控制蒸汽流冷却过程提供指导。     

AERMOD-EIA模型参数在港口粉尘污染预测中的敏感性分析

以散货中转码头为例,以区域浓度污染分布情况以及TSP日均浓度最大值作为研究对象,研究了EIAProA2008软件AERMOD模型的污染物粒径分布、地面粗糙度、地表湿度3个参数的敏感性,并确定了区域污染面积和TSP日均浓度最大值最大时所对应的参数条件,为模型的应用、预测复核及技术评估提供参考。     

超细银氧化锡触头粉体制备

本文采用化学镀法通过探索反应温度、主盐浓度、p H等因素对银氧化锡粉体粒径和形貌的影响,制备了超细银氧化锡粉体。结果表明控制温和的反应速率有利于获得包覆均匀的粉体材料,优化工艺为:反应温度50oC、银氨溶液浓度为0.3 M、p H保持10。经测试氧化锡粉体表面银层包覆完整,粉体平均粒径约1.5μm,粒径分布范围较窄。     

船用柴油机燃烧过程数值模拟

为了解船用柴油机燃烧过程,分别通过数值模拟和排放试验方法,对柴油机的湍流强度、混合气浓度及排放产物进行了分析。结果显示,船用柴油机的缸内湍流并不均匀,喷雾轴线两侧的气体流量变大。NOx在缸内分布的呈现高浓度区域具有从气缸向喷嘴聚焦的趋势。     

翻车机房深坑道通风除湿系统

翻车机系统是港口产生粉尘最多的场所,实测粉尘浓度高达800～3000mg／m3,且分散度高,其中粒径小于7μm的对人体危害最大的呼吸性粉尘占85％以上,极易发生粉尘爆炸和粉尘吸入,严重威胁港口作业的安全和工人的身体健康。目前,我国各港口一般采用喷雾洒水进行除尘,但由于长期的洒水导致翻车机房地坑内潮气大,致使机械设备腐蚀严重、电气设备故障频繁、现场职工关节极易受损。     

含砂水对清水离心泵性能的影响

在搭建浑水水泵试验台的基础上,对清水泵进行了清水和含砂水条件下(不同砂粒粒径级配、不同浓度)的性能试验,基本弄清了砂粒粒径和含砂浓度对清水泵性能的影响。     

船用8缸柴油机不同排气系统设计及性能研究

  目的  为解决船用柴油机舷侧排气喷淋装置的降温效果评估问题,  方法  应用Mixture多相流模型和蒸发—冷凝模型,对排气管内喷淋的流动和传热过程进行数值模拟,得到并分析不同冷却水量比下排气温度场分布、排气管截面平均温度的沿程变化规律以及压力损失。  结果  研究结果表明：喷淋条件下,由于水的挤压和水—气传热传质,排气管内的高温核心区呈锥形,随着冷却流量比的增大,排气高温核心区的范围逐渐缩小;从无量纲沿程距离0.1~0.4,排气管截面平均温度急剧下降,之后排气管截面平均温度变化趋缓;总压损失与冷却流量比呈现非单调关系,对排气阻力的影响较小。  结论  研究结果可为舷侧排气喷淋装置的优化设计提供定量支撑。     

基于超高燃油喷射压力的喷雾特性试验研究与模型修正

为了研究超高压喷射条件下二次破碎喷雾模型对燃油雾化特性的影响,在AVL FIRE软件平台上对燃油喷雾过程进行数值模拟,搭建可视化喷雾闪光摄影试验台架。基于超高的燃油喷射压力对燃油的雾束发展形态进行了图像采集,利用试验结果对二次破碎喷雾模型进行修正,分析模型中主要参数对燃油雾化特性的影响。结果表明：KH波破碎时间常数 C2的减小有利于缩短喷雾贯穿距离,同时避免发生燃油撞壁现象;随着RT波波长常数C4的增大,二次破碎新生油滴的直径变大,雾化效果变差;由于首次破碎过程对二次破碎过程的制约作用,导致C4对喷雾计算结果的影响不像C2那样显著。     

高桩码头梁格空间通风孔设置对盐雾消散的影响

海洋环境下高桩码头梁格空间盐雾集聚极易使码头纵横梁混凝土结构发生腐蚀,对码头结构的耐久性造成不利影响。运用有限元软件ANSYS流体动力学CFD模块,建立高桩码头梁格空间三维模型,通过改变不同的纵梁开孔方式,分析高桩码头梁格空间底部盐雾易集聚区域的风速和压强变化规律,对比不同开孔方式对盐雾的消散效果,并对开孔方式进行优化。结果表明,纵梁设置通风孔能有效改善梁格空间的气流分布,孔布置在纵梁两端距离横梁1.2 m时,对盐雾的消散效果最明显。     

基于喷水降温冷却的舷侧排气系统声学性能分析

对于船舶动力装置喷水冷却式舷侧排气系统,喷水降温装置的开启会使系统内温度发生剧烈变化,因此排气系统内烟气属性会发生改变,进而影响舷侧排气消声系统的性能。文章首先通过Fluent获得喷淋冷却前后舷侧排气系统的流体动力学计算结果,改变冷却水流量后又得到消声系统在不同喷水流量下的温度场;再将CFD计算结果作为求解排气系统传递损失的计算输入,得到了冷却水喷淋前后舷侧排气系统的声学性能,从而获得喷水降温冷却可以提高整个系统在低频段的消声性能的结论。该结果可为今后舷侧排气系统紧凑化设计提供参考。     

液态LNG喷雾过程闪急沸腾条件数值模拟研究

由于闪急沸腾喷雾可以改善燃油雾化质量,对缸内混合气的形成十分有利,所以研究液态LNG的闪急沸腾喷雾具有非常重要的意义。文章首先解析了纯液态LNG在喷嘴内部的流动过程,利用其计算结果作为LNG喷雾计算的初始条件和边界条件,在此基础上,使用AVL Fire软件激活了初始破碎模型及Flash Boiling模型,对纯液态LNG闪急沸腾喷雾过程进行了数值模拟计算,研究了喷雾发展的过程,并确定了LNG液态喷射发生闪急沸腾现象的条件,数值计算结果与文献结果吻合较好。计算研究表明,当环境压力处于[0.1 MPa,4.59 MPa]区间时,只要环境压力小于液态LNG饱和蒸气压,均可发生闪急沸腾现象;当环境压力大于4.59 MPa时,不论液态LNG温度如何变化,都不能发生闪急沸腾现象;LNG闪急沸腾喷雾形状始终保持为类圆锥体,但并不完全对称,在发展过程中,液滴直径迅速减小,喷雾前端会形成涡旋结构,随后,该结构破碎、消失。     

二甲醚闪急沸腾喷雾的实验研究(英文)

The high-speed digital imaging technique is applied to observe the developing process of flash boiling spray of dimethyl ether at low ambient pressure, and the effects of nozzle opening pressure and nozzle hole diameter on the spray shape, spray tip penetration and spray angle during the injection are investigated. The experimental results show that the time when the vortex ring structure of flash boiling spray forms and its developing process are determined by the combined action of the bubble growth and breakup in the spray and the air drag on the leading end of spray; with the enhancement of nozzle opening pressure, the spray tip penetration increases and the spray angle decreases. The influence of nozzle hole diameter on the spray tip penetration is relatively complicated, the spray tip penetration is longer with a smaller nozzle hole diameter at the early stage of injection, while the situation is just opposite at the later stage of injection. This paper establishes that the variation of spray angle is consistent with that of nozzle hole diameter.     

球柱组合壳耐压船体结构静水压力试验研究

球柱组合壳结构在船舶与海洋工程领域应用广泛,为考察球柱组合壳结构的力学性能,设计制作了球柱组合壳模型进行静水压力试验,测量其应力。通过对球柱组合壳结构的应力分布规律的研究,得到了球柱组合壳结构的应力与外压力的关系,并验证了球柱组合壳结构的连接处存在应力集中现象,利用试验数据得到了应力集中系数为1.4。     

Variational principle for determining the unknown wetted surface of a planing ship

A variational principle is presented to solve the problem of determining the unknown wetted surface of a planing ship on still water under gravity. The functional associated with the variational principle is expressed by the unknown wetted length distribution, the vortex line function, and the circulation distribution around the longitudinal sections, not by the bottom pressure distribution. In addition, the variational principle is adjoined with pseudoflow, here called reverse flow. The extremal of the functional satisfy the hull boundary integral equation in a similar way to that of lifting-surface theory and the elevated water surface condition along the spray root line. Both are sufficient to determine the wetted surface. A method of high aspect ratio approximation is also investigated. A simple relation is obtained between the wetted surface when moving and at standstill. The calculated shapes of the wetted surface of a planing plate agreed well with experimental results. Received for publication on Nov. 11, 1999; accepted on April 4, 2000     

沉箱防波堤沙质底床对波浪动态响应的研究

海床破坏同孔隙水压力的分布有着密切的关系。利用波浪水槽试验,对波浪作用下沙质底床的孔隙水压力响应进行了研究。试验中观测了不同波况条件下自由底床和有抛石基床防波堤的土体孔隙水压力的变化。结果分析表明,土体孔隙水压力受波高、周期、水深、泥沙粒径、沙床厚度的影响较大,建堤后,底床中的孔隙水压力会增大;堤中断面以前海床中的孔隙水压力均较大。     

Experimental research on spray and combustion characteristics of the third generation conical spray

A new generation conical spray system for conventional diesel engines or premixed combustion diesel engines is introduced. By means of oriented impingement method, flexible spray penetration in design is realized. High-speed photograph was used to investigate the spatial distribution characteristics of the new spray for cases of different impingement angles and needle valve opening pressures. The results show that, by applying spray impingement orientation, fuel jets spread along the cone surface as shape of sectors, so the dispersion of jets is increased obviously. Changing on impingement angle leads to variation of penetration, which is critical in homogeneous mixture preparation. Due to the flexibility of spray penetration in design, the spray impingement on liner is avoided in a great extent. The results also indicate that higher needle valve opening pressure results in longer penetration and larger spray angle after impingement. Combustion characteristics of the impinged conical spray were studied in the 1135 type diesel engine. The new impinged conical spray system work smoothly in full load range with better fuel economy and lower emissions of NOx and soot than the original test engine.