阀门角度对蝶阀后双弯管流场影响的数值模拟研究

本文采用计算流体力学（CFD）数值模拟的方法,研究了不同阀门角度下蝶阀后双弯管模型中的复杂流动现象,并将数值计算的速度云图同流场实验测量结果进行对比验证。分析结果表明：数值计算结果同粒子图像速度场测量技术得到的速度云图基本吻合;阀门角度对流场的影响较大,阀门角度越小,阀板迎背流面的流体扩张也越不明显,模型最大速度减小：阀板前驻点逐渐向阀板迎流面边侧移动,一次分离区减小,而二次分离区先增大后减小;弯管中流体质点二次流、流动分离及流动剪切膨胀等是影响流场的重要因素。     

冰水两相流对海水管道冲蚀磨损特性数值模拟

针对海冰对海水管道的冲蚀磨损问题,利用fluent中的湍流模型、离散相模型、冲蚀磨损模型对水平直管和90°弯管进行冰水两相流数值模拟,分析在不同水流流速、颗粒质量流量、颗粒直径、冲蚀角度条件下管道的磨损特性。计算结果表明,冰颗粒质量流量增加使直管和弯管磨损增大;随着颗粒直径的增加,直管的磨损增大,弯管的磨损减小;弯管磨损最严重的位置发生在弯管转角处和下游管路的壁面处,而水平直管的上下部均有磨损。     

仿生水液压阀的抗磨损特性研究

为减少水液压阀中的气蚀和冲蚀造成的磨损,本文设计一种新的阀芯结构,通过采用全气蚀模型对其周围流场进行仿真,得到流场特性的理论分析结果。基于仿生学的Bio-TRIZ理论将生物学模型映射到工程学模型,设计一种仿红柳的抗冲蚀模型提高阀芯对冲蚀磨损的抵抗能力,然后用ISIGHT软件优化阀芯结构参数,最后通过FLUENT的复合模型计算了阀内部的气体体积率和冲蚀率,可以看出阀口处的气蚀和冲蚀都被大大减弱。     

海水-冰晶两相流非等温流动及传热研究

船舶在冰区航行时,存在冰晶颗粒混合海水流入船舶冷却系统现象。基于颗粒动力学理论,建立适用于海水-冰晶两相流的欧拉-欧拉双流体模型,耦合相间传热传质模型对海水-冰晶两相流在水平直管内流动及传热特性数值模拟。研究表明,冰晶颗粒流动过程中,在管道上部位置R=8~10mm处冰晶体积分数达到最大值,且随着速度增加而增大;当入口含冰率(IPF)为4%时,冰晶速度的最大值出现在管道中心轴线上方。当入口速度为1.0~3.0 m·s-1,含冰率4%~30%时,局部传热系数随入口速度及含冰率增大而增加。     

湍流作用下颗粒旋转对海水管道的冲蚀磨损过程分析

为了进一步准确预测海水管道携沙的冲蚀磨损,分析了湍流作用下颗粒旋转的冲蚀磨损过程。基于计算流体力学与冲蚀磨损理论,建立了颗粒旋转的数学模型。首先验证了双向耦合对流场的影响,计算了不同冲蚀磨损模型在考虑颗粒旋转条件下的磨损率,讨论了斯托克斯数对磨损位置的影响,分析在考虑颗粒旋转时下不同流速下冲蚀磨损过程。结果表明:考虑颗粒旋转条件下,颗粒在弯头处的运动轨迹发生明显改变,一部分颗粒在惯性力的驱动下直接冲击弯头,另一部分颗粒与弯头产生碰撞后在旋转升力的作用下环绕管壁运动,使得颗粒与壁面碰撞次数增多,颗粒获得充分发展,管道最大磨损率上升。     

冰晶颗粒在极地船壳管式换热器海水管内的分布和融化特性的数值模拟研究

利用计算流体力学(CFD)方法,采用欧拉-欧拉模型和相间传热传质模型相耦合的数学模型,对冰晶颗粒在船舶壳管式换热器的单根海水管内的分布和融化情况进行研究。通过数值模拟分析冰晶在直管和U形管内的分布及融化情况。结果发现:冰晶颗粒主要集中于主流区,且主流区近壁面处比中心处多;相间传质率从壁面到主流区先增大后减小,沿流动方向逐渐增大,而对于U形管,在转弯的地方出现局部相间传质率增大。     

潜艇通气管进气阀阻力特性分析及优化

[目的]开展潜艇通气管进气阀结构优化,减小进气阻力,对潜艇的节能降耗和工作安全具有重要意义。[方法]采用计算流体动力学(CFD)方法对进气阀的阻力特性进行模拟分析,并通过实验验证计算结果的准确性。同时,对阀盘行程和进气角度这2项参数进行调节与分析,得到进气阀阻力及结构的相关规律。[结果]结果显示:进气阀压力损失随阀盘行程的增大而逐渐减小,但在阀盘行程h244 mm之后继续增大阀盘行程对降低压力损失的贡献不大;当进气角度θ65°时,进气阀压力损失会急剧上升,而当进气角度θ65°时,角度变化对进气阀压力损失的影响不大。[结论]研究表明,阀盘行程和进气角度对进气阀阻力特性具有重要影响,通过结构优化,可显著降低进气阀的进气阻力,所得结果对工程设计具有一定的指导意义。     

纵骨对环肋圆柱壳肋间壳板稳定性的影响

肋间壳板失稳是潜艇耐压壳体失稳的重要形式之一,加设纵骨是提高环肋圆柱壳肋间壳板稳定性的有效方法。通过理论计算,得出以下结论:加设纵骨可以提高环肋圆柱壳肋间壳板稳定性,且α值越大,效果越明显;加设纵骨后的环肋圆柱壳在肋间壳板失稳时,纵向失稳半波数等于1,周向失稳波数大于10,且纵骨尺寸越大,周向失稳波数越大;失稳临界压力随肋距的减小而增大,随纵骨尺寸的增加而增大。     

纵骨对环肋圆柱壳肋间壳板稳定性的影响

肋间壳板失稳是潜艇耐压壳体失稳的重要形式之一,加设纵骨是提高环肋圆柱壳肋间壳板稳定性的有效方法.通过理论计算,得出以下结论:加设纵骨可以提高环肋圆柱壳肋间壳板稳定性,且α值越大,效果越明显;加设纵骨后的环肋圆柱壳在肋间壳板失稳时,纵向失稳半波数等于l,周向失稳波数大于10,且纵骨尺寸越大,周向失稳波数越大;失稳临界压力随肋距的减小而增大,随纵骨尺寸的增加而增大.     

水下容器开启过程流场特性仿真研究

水下容器开启过程中,海水快速灌入容器内,对载体的平衡产生较大的影响。采用Mixture多相流计算模型求解气液两相流场,网格更新方法采用域动分层法,对不同开启角度进行数值计算。结果表明:开启角度越小,容器底部压力和容器内部进水量波动越大,且峰值越大,随着开启角度的增大,两者波动范围有所减缓,研究成果可为水下容器总体设计、系统使用流程优化提供理论支撑。     

飞机环控系统蝶形阀气动噪声特性及影响因素

为研究飞机环控系统管路蝶形阀气动噪声特性及影响因素,采用CFD软件与专业声学分析软件进行联合仿真,对气体流经阀门时的流场进行瞬态分析,将所得流场数据导入专业声学软件LMS Virtual.Lab,生成气动噪声声源,并建立气动噪声模型。分析结果表明:气体流过蝶形阀后产生较强烈的涡流扰动,导致管路和阀门壁面产生脉动压力,从而辐射气动噪声;蝶形阀气动噪声声压级频谱较宽,无明显主频率;阀门开度和气体流速会显著影响气动噪声声压级,在系统设计中应避免阀门长时间在低开度下工作。     

船用蝶阀液压控制系统的数值仿真

液控蝶阀以其启闭扭矩大、压力损失小和适合用于大中口径管道等特点,在船舶领域得到了广泛应用。基于船舶中某一常用规格的中线对称阀瓣的液控蝶阀,建立该液控蝶阀在实际工况下启闭控制液压系统的数学模型,并进行数值仿真和试验研究。仿真及试验结果表明:液控蝶阀启闭时的转动角速度及其误差受蓄能器排油量、管路压力损失、液压介质的温度以及液控蝶阀的负载影响较大。这一仿真分析及试验结果可为蝶阀液压控制系统中蓄能器总容量和管路通径的选择、液控蝶阀结构型式和规格的确定及其所输送流体运动参数的设计提供依据。     

船用液控蝶阀节流调速系统的数字仿真(英文)

Hydraulic butterfly valves have been widely applied in marine engineering because of their large switching torque, low pressure loss and suitability for large and medium diameter pipelines. Due to control problems resulting from switching angular speeds of the hydraulic butterfly valve, a throttle-governing control mode has been widely adopted, and detailed analysis has been carried out worldwide on the structural principle concerning speed-regulation and the load torque on the shaft while opening or closing a hydraulic butterfly valve. However relevant reports have yet been published on the change law, the error and the influencing factors of the rotational angular velocity of the hydraulic butterfly valve while opening and closing. In this article, research was based on some common specifications of a hydraulic butterfly valve with a symmetrical valve flap existing in a marine environment. The throttle governing system supplied by the accumulator to achieve the switching of the hydraulic control valve was adopted, and the mathematical models of the system were established in the actual conditions while the numerical simulations took place. The simulation results and analysis show that the rotational angular velocity and the error of the hydraulic butterfly valve while switching is influenced greatly by the drainage amount of the accumulator, resulting in pressure loss in the pipeline, the temperature of hydraulic medium and the load of the hydraulic butterfly valve. The simulation results and analysis provide a theoretical basis for the choice of the total capacity of the accumulator and pipeline diameters in a throttle governing system with a hydraulic butterfly valve. It also determines the type and specification of the hydraulic butterfly valve and the design of motion parameters of the transported fluid.     

潜艇均衡系统自流注水调节阀稳态噪声试验研究

本文模拟建立了潜艇均衡系统自流注水试验系统,对不同假海压力、不同系统流量、不同出口背压及串联2台调节阀时自流注水稳定过程振动噪声进行研究。结果表明:潜艇均衡注水振动噪声随着假海深度的增大而增大;空气噪声随流量调节阀开度的增大而增大,在流量调节阀开度为60°-70°之间,振动加速度及水动力噪声产生峰值;在出口背压为0-0.5 MPa之间时,振动噪声值均大于无背压状态,峰值为0.2 MPa;串联2台流量调节阀可大幅降低自流注水振动噪声。     

海水管路破损原因分析及防治措施

紫铜管广泛应用于船舶供水海水管路中。通过Ansys流场仿真分析和金相分析,对船舶供水管路弯管处破损原因进行研究。结果表明,在一定范围内启闭阀门时间对弯管处应力和应变影响不大,弯管处存在流速过大现象,存在明显的冲刷腐蚀;通过改进铜管制造工艺、建立管线运行制度控制管路压力冲击、增大管路通径和弯曲半径减小管路冲刷腐蚀都能有效的抑制管路破损。     

三峡船闸阀门后压力的变化规律

本文依据三峡船闸(设中间渠道方案)输水系统水力学模型试验结果,分析阀门在不同开启情况下门后廊道顶部压力的变化情况,探讨阀门局部开启时门后水流收缩系数ε,以及恒定流与非恒定流在水力特性方面的差异。提出了恒定流与非恒定流的水流结构相吻合的开启时间。     

贵港二线船闸泄水阀门体型研究*

贵港船闸是西江航运干线的咽喉,航运地位十分重要。通过建立比尺为1:15的泄水阀门非恒定流常压模型,对6种动水关门事故工况条件下贵港船闸泄水阀门3种体型的动水启闭力特性进行了系列研究,获得阀门底缘形式、阀门下游侧面板是否封闭对动水启闭力的影响规律：阀门下游侧面板不封闭将使下游河道水位的波动直接传播到阀门门井中,导致阀门启闭力反复波动;当阀门底缘朝下时,底缘斜面压力小,底缘受力主要表现为下吸力,因此对应开门过程启门力大、闭门过程闭门力小;阀门底缘朝上,底缘斜面压力大,底缘受力主要表现为上托力,因此对应开门过程启门力小、闭门过程闭门力大,采用底缘朝上型阀门时,应考虑阀门配重。     

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...     

舰船纵倾均衡移水过程瞬态噪声控制试验研究

本文模拟建立了舰船纵倾均衡移水试验系统,对不同移水压力、电液球阀启闭时间、管路固定方式等条件下移水过程中的瞬态噪声进行研究.结果表明:纵倾移水过程的瞬态噪声值呈曲线波动状态,最大振动加速度级和最大空气噪声值均发生在电液球阀关闭过程中,随着移水压力的增加,最大噪声值逐渐增大;电液球阀快速关闭时,移水管路存在明显的水锤现象,延长电液球阀的关闭时间,可以有效抑止系统水锤的冲击,降低移水过程中最大瞬态噪声值;移水管路采用弹性支撑方式,可有效降低移水管路的振动噪声.