不同滤清装置布置形式下进气系统气动性能研究

本文以船舶燃气轮机进气滤清装置的布置形式为研究对象,利用多孔介质边界条件结合进气滤清装置阻力特性,解决了进气系统三维数值模拟时不同流速条件下总压损失不能直接确定的问题。模拟了滤清装置的常规布置形式与三角形和梯形布置形式下的进气系统全流场,确立了总压损失与通流面积比的关系。对比分析相同通流面积不同滤清装置布置形式下的总压损失,得到了布置参数与总压损失的关系。研究结果对于进气系统总体设计与性能优化具有一定的参考价值。     

船用燃气轮机进气系统设计及模型试验方法

汇集并总结了船用燃气轮机进气系统设计中，系统设备的基本配置、管道阻力计算方法、压气机进口速度场的不均匀度定义和计算方法，以及进气系统模型试验的必要性、相似准则的运用和模型试验的方法。     

燃气轮机进气系统设计对进气除湿器性能的影响

燃气轮机进气除湿器的性能以及进气口的面积，一般是按燃气轮机额定工况下的进气流量设计的。进气口不分区段，整段进气，部分工况也如此。这样，在部分工况时，除湿器的性能就会下降。针对这个问题，提出了进气口分区进气方案，在工程应用上只需对结构等做较小的改动，即可在燃气轮机绝大多数工况运动时，都能保证燃气轮机进气除湿器在高性能区工作。     

舰用大型进气装置动力特性研究

进行舰用进气装置系统的动力特性分析可以解决结构在使用中遇到的振动导致变形过大等问题,并为结构优化设计起指导作用.从舰用进气装置动力特性的研究需要出发,论述了动力特性分析的理论基础,以某大型进气装置为对象,针对激励环境、固有特性及动力响应进行了试验研究.提出了适合于船载复杂结构的有限元分析技术,通过试验计算的对比分析,验证了分析方法的可行性和准确性,并指出了进气装置固有特性和动力敏感度的特征.     

柴油机进气迟闭角调整的数值模拟

将进气迟闭角调整到最佳,可以使得在一个行程内进更多的气,在改善柴油机的进气性能的同时,提高柴油机的整体性能.通过在4110柴油机上实验,获得所需要加载的边界条件,利用CFD软件FLUENT建立模型,并模拟进气过程,得到进气迟闭角对充气效率的影响关系.     

变工况下舰用进气系统综合模拟实验台气动特性研究

为获得某新型舰用燃气轮机进气系统综合模拟实验台的气动阻力特性,本文利用实验与数值相结合的方法研究了其气动特性及流场特性。首先在实验台上完成不同工况下的模拟实验,进行气动参数的采集,并计算对应工况下的内部流场,分析各截面上总压损失分布及流阻特性。结果表明,在不同工况下该进气系统内部流场主流区流动平稳均匀,各部分总压损失较小且分配合理,且设计工况阻力系数最小。该新型舰用燃气轮机进气系统综合模拟实验台具有良好的气动特性。     

超高压进气二冲程内燃机的性能和排放仿真

超高压进气二冲程内燃机(UHPIE)是一种没有压缩冲程,进气为高压压缩空气的新型发动机。为验证UHPIE在性能和排放方面的巨大潜力和优势,使用AVL-boost将一台大型二冲程柴油机模型改变为UHPIE的形式,研究进气持续角、进气温度和进气压力对UHPIE的性能和排放影响。研究发现：较小的进气持续角、较低的进气温度和较高的进气压力有利于提升UHPIE的指示热效率,同时NOx和Soot的排放也较低。当进气持续角为10°、进气压力为9.1154 MPa、进气温度为40℃时,UHPIE的指示热效率为51.46%,NOx排放为0.021 g/(kW·h),Soot排放为0.00005 g/(kW·h),在该工况下UHPIE的性能和排放都远优于传统机型。     

环境温度和进气压力损失耦合作用下的燃气轮机性能

采用变比热容并考虑油气比变化对系统的影响,建立了一种非线性的考虑容积惯性的双轴燃气轮机动态仿真模型.基于不同的工况,获取进气系统的压力损失变化规律;并耦合燃气轮机在不同环境温度下的实际运行需求,对燃气轮机的性能进行了仿真研究和计算.结果表明:随着燃气轮机工况的增加,进气系统的压力损失按接近2次方规律增加;在高温和高工况条件下,燃气轮机的有效输出功率和热效率下降明显.所得结果可为燃气轮机的优化设计和使用提供理论基础和决策参考.     

侧后结合进气装置外流场数值研究

为探索一种新型侧后结合进气装置在船舶行驶过程中受不同风向影响下的性能,应用三维数值模拟方法结合标准k-ε模型,采用多面体网格在保证计算精度情况下得出两侧百叶窗关键气动参数的分布规律,并对比分析了不同风向下外流场结构的变化情况。计算结果表明,在保证两侧百叶窗进气流量相仿时侧向一侧气动参数变成正弦分布关系,变化幅度明显高于后向一侧,而后向一侧气动参数分布规律性较差但气动差异性小,而百叶窗口旋涡强度较高。     

基于CFD的直接进气系统在船舶上的研究与应用

为进一步降低船舶能耗，该文以某大型散货船为研究对象，提出直接进气系统的设计方案。基于计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）数值模拟法，对设计的合理性进行分析，并对直接进气系统在实船上的应用进行探讨。理论分析与实船验证结果表明：进气风道内流速与设计流速相符，直接进气系统总阻力远低于许用限制值，通过增压器的自吸能力可直接吸入舷外空气，系统设计合理；应用该系统后，主机、辅机油耗降低，机舱风机运行总能耗降低50%，初始投资回收周期短，可降低船舶运营成本。     

单扩张腔消声器流场特性与温度场研究

以某型船用排气消声器为研究对象,为改善流体阻力对船舶柴油机的功率影响及消声器表面热辐射造成的机舱通风的影响,对其单扩张腔消声器的阻力损失与表面温度场进行了详细的分析与研究。利用大型通用CFD流体计算软件对消声器的流体流动与表面温度场进行了分析计算,通过适当改变内部内插管的布置,可有效改善内部紊流流场,降低消声器的流动阻力;通过包覆一定厚度的隔热材料,可有效降低消声器表面温度,降低热辐射。     

燃气轮机进气系统过滤结构数值模拟

针对某型燃气轮机陆上试验的进气系统,布置不同过滤结构模型,采用CFD数值模拟计算方法,分析了三种过滤结构对进气系统流场、燃机进口空气速度均匀性、总压损失等参数影响。结果表明：在低进气流量下,过滤结构产生的总压损失占据主导位置,随着进气流量的增加,进气室稳压室向燃机进口直管收缩产生的压损更为明显。两侧分布式过滤结构降低了燃机进口空气速度的不均匀度,并有效降低了总压损失。     

取水工程对港内水流条件及泥沙回淤的影响

针对取水工程对港池内水流及泥沙影响问题,以黄骅港综合港区港池取水工程为例,通过在分析工程区域自然条件和泥沙条件的基础上建立三维数学模型的方法,从潮流、泥沙角度分析各取水方案对港池内水流条件和泥沙回淤的影响。结果表明:取水工程实施后整个港池内流速均不大,除取水口外,流速均在0.1 m/s以下。取水工程不会造成周边水域泥沙场的改变,对进港航道及港池淤积影响不大。取水工程实施后在设计最大取水流量范围内不会影响港口的正常运行。     

相继增压对某型柴油机性能影响及喷油参数再优化

对某采用相继增压与可控进气涡流复合系统的柴油机建立了缸内仿真模型,分别对可控进气涡流系统和相继增压与可控进气涡流复合系统的燃烧过程进行仿真计算,结果表明,在低工况下后者排气中NOX、Soot的质量分数分别降低了54%和86.1%。并对相继增压与可控进气涡流复合系统柴油机喷油提前角、喷雾锥角进行了再优化仿真计算,结果表明,优化后喷油提前角为20°CA,喷雾锥角为155°。     

进气压力对柴油微引燃乙醇发动机的影响

基于单缸四冲程柴油机,对在船舶上具有应用前景的柴油微引燃乙醇发动机进行燃烧、性能及排放特性研究。以所采用发动机中能实现压燃着火的最小柴油量为固定引燃柴油喷射量,比较进气压力分别为0.15 MPa和0.20 MPa的工况组,通过改变柴油喷射时刻来进行工况扫描。结果显示:进气压力更大的工况,着火滞燃期更短,燃烧持续期更长,指示热效率更低;存在两阶段着火的工况点,第一阶段放热的占比更大;进气压力增大时,氮氧化物(NOX)排放更低,但未燃碳氢(UHC)与一氧化碳(CO)排放更高。     

喷水推进器进口流道水动力性能分析

[目的]研究喷水推进器进口流道主参数对其性能的影响,为喷水推进器设计提供依据.[方法]基于STAR-CCM+商业软件,通过定常雷诺平均NS方程(RANS),数值模拟分析不同进速比(IVR)工况下喷水推进器进口流道轴线高度和进流角度对其水动力性能的影响,并根据国际拖曳水池会议(ITTC)的不确定度分析规程进行数值不确定度...     

海滨电厂桥墩式取水口局部冲淤变化的工程计算方法

针对大型电厂海域取排水工程中桥墩式取水口的局部冲淤问题,从势流理论和柱状坐标系下床面变形方程出发,推导单个取水口的冲淤强度理论计算公式,并利用有限差分法离散笛卡尔坐标系下的床面变形方程,提出便于求解的冲淤场数值模拟方法.以某工程的海水冷却系统取水口为例,应用该理论公式和数学模型估算取水口附近的泥沙淤积情况取得较好效果,...     

6200ZLC型柴油机增压系统强化研究

介绍6200ZLC型柴油机增压系统强化的途径。通过分析增压系统的强化因素,认为提高增压度并且降低进气温度,可充分利用废气能量提高进气压力,提高废气涡轮增压柴油机的通流能力以及加大进气总管的容积是影响增压效果的主要原因。结合柴油机与增压器配合特性的调整,达到了提高柴油机输出功率的目的。     

压力式喷嘴在压力脉动下性能的研究

以机械压力喷嘴为研究对象,应用VOF模型对脉动压力下的喷嘴内部流场进行了数值模拟,分析了喷嘴在脉动压力下的流量、雾化角等特性。结果表明：脉动压力下瞬时流量和雾化角呈现相同频率的脉动,且平均流量基本在设计流量附近。流量的振幅随脉动频率的变化,呈现出先增大后减小的趋势,并在400Hz时达到最大值;入口压力与出口流量的相位差随频率的增大而增加,且近乎线性关系,脉动压力的幅值对相位差影响不大。     

龙溪口航电枢纽工程鱼道进口布置论证与优化*

为确定龙溪口航电枢纽左岸仿生态鱼道的进鱼口布置方案，结合枢纽的运行工况和现有地形条件，发现较多工况下鱼道进口附近水流条件不满足鱼类上溯要求，需采取一定的工程优化措施。针对龙溪口枢纽的特点，选取典型工况对进鱼口及枢纽下游的水流条件进行研究。根据二维数值仿真模型的研究成果，拟采用拆除电站与泄水闸之间部分纵向围堰、电站尾水坎下游开挖疏浚以及左岸生境重构等方式，优化鱼道进口水流条件。对比分析不同进鱼口布置方案的优劣，推荐采用生境重构结合开挖疏浚的综合措施，优化龙溪口鱼道进口及下游流场，两者均满足龙溪口鱼道进口的流速要求。相关成果可为类似进口水流条件的数值模拟及进鱼口布置提供技术参考。