海水-冰晶在极地船换热器中的相变模拟研究

近年来,随着北极海冰面积的减少,为商船在北极的通航提供了条件。与传统通道不同,北极航道存在大量的冰区,在通航时,冰粒可能与海水一起进入极地船的海水冷却系统。在本研究中,用欧拉-欧拉多相模型和相间传热传质模型研究壳管式换热器直管和U管中海水冰晶的固液两相流和相变特性。得出在直管中冰晶颗粒主要集中在主流区,流动模式为悬浮,并且随着入口速度的增加,冰晶颗粒的融化特性加强。在U管中,由于离心力的作用,管角内壁附近的海水和冰晶颗粒会流向外壁,并随着速度的增加,效果更加明显。在进口速度相同的情况下,U管中有更多的冰粒融化,并且融化的冰晶颗粒量随入口速度的增加而增加。     

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。     

船用LNG移动燃料罐箱的安全放散系统研究设计

本文简要介绍了上海航盛船舶设计有限公司自主研发设计的新加坡首艘LNG/柴油双燃料动力港作拖轮的LNG移动燃料罐箱系统的设计背景及其主要性能参数,主要叙述了该项目LNG燃料移动燃料储罐的装载极限及其安全放散系统的关键技术的研究设计。     

水力式升船机不同平衡重底部形式三维流固耦合分析

平衡重底部水流是否平顺稳定将直接改变其受力状态,从而对升船机的运行稳定性造成影响。因此,优选合理的平衡重底部体型是改善升船机运行质量的一条有效途径。在非恒定流作用下,建立3种不同平衡重底部形式的三维流固耦合数学模型,对平衡重上升过程波动特性进行数值模拟。计算结果表明,平衡重底部体型优化后,平衡重上升初期,竖井内水流对平衡重底部的冲击作用明显改善,所受横向力几乎为零,而且间隙之间流速均匀分配,有效地解决了平衡重波动问题。     

负指数网络配流模型在长三角集装箱运输分流预测中的应用

为更好地分析长三角区域内主要港口对腹地外贸集装箱箱源的竞争情况,对于港口腹地存在重合的情况,以负指数网络配流模型为基础,引入港口导向因数修正负指数网络配流模型,得出更适应长三角地区港口发展特征的集装箱配流模式,为长三角地区主要港口外贸集装箱吞吐量预测提供更加有效的方法。     

后台阶下游水流泥沙运动模拟研究

利用计算流体力学软件OpenFOAM和离散元软件LIGGGHTS建立的水流-泥沙运动耦合模型对后台阶下游三维水流流动及泥沙的起动和输运进行了数值模拟。结果表明,动态一方程紊流模型能较好模拟台阶下游时均流场、紊动强度以及雷诺应力的分布,通过耦合模型计算得到的台阶下游泥沙起动概率以及床面输沙率分布与实验结果符合较好。计算结果揭示在台阶下游复杂水流条件下,紊流结构及涡旋运动对泥沙起动有重要作用,而时均流动对床面输沙起关键作用。     

大连金州湾人工沙滩建设条件研究

文章通过现场实地踏勘、水力特性试验、波浪潮流数学模型、波生沿岸流数学模型及经验公式计算等多种手段,对大连金州湾沙滩改造工程实施后人工沙滩稳定性及泥化的可能性进行了初步分析。研究结果表明:拟建人工沙滩从选址来说是可行的,岸线可长期保持稳定状态,且无泥化风险。从方案比选来看,两方案动力条件差异不大,采用出水堤对沿岸输沙拦截效果更好。建议在现有基础上适时开展波浪泥沙整体物理模型试验,进一步确定沙滩正常及风暴潮条件下的侵蚀量、沙滩平衡岸线及平衡剖面形态,为设计方提供基础数据。     

海底多段悬跨管道涡激振动特性分析

深海海底多跨管道相比于单跨,其涡激振动行为却更为复杂。文章考虑了两端跨肩和中间支撑处的管—土作用边界条件,提出了多跨管道涡激振动预报模型,标定了模型参数,并重点分析了跨肩边界条件、中间支撑条件和悬跨长度对管道涡激振动特性的影响。结果表明:较大的两端边界处扭转弹簧弹性系数、较大的中间支撑处扭转和拉伸弹簧弹性系数和较短的悬跨长度,会限制管道结构高阶模态的激发,同时还发现了振动能量会在相邻管跨之间传递的现象。     

过热水喷流发动机喷管中的流动数值模拟与基本特性分析

文章基于蒸发冷凝模型建立了闪蒸相变模型,对过热水喷流发动机喷管中的两相流动过程进行了数值模拟,发现高温高压流体在流动的过程中伴随着相变和膨胀的发生,两相流体在喷管收缩段、喉部和扩张段中流动特性各不相同,与实验数据进行对比验证了模型的准确性。研究了喷管形状对流动基本特性的影响,发现扩张比和扩张角对两相流在喷管中的相变和膨胀过程影响不同。该文所做研究对揭示两相流闪蒸相变机理、寻求各参数之间的匹配关系有着重要意义,可以为设计过热水喷流发动机提供理论基础。     

基于系统配置的船舶注水系统噪声控制研究

针对船舶自流注水系统噪声突出的问题,从系统配置的角度提出了浮力调整水舱接入高压空气系统提高浮力调整水舱背压的低噪声改进设计方案。建立二维模型对该低噪声改进设计方案的可行性进行初步验证,采用计算流体力学的方法对不同压差下的监测点脉动压力进行对比,结果表明浮力调整水舱背压提高后脉动压力幅值减小,该低噪声改进设计方案具有可行性。对不同背压下的注水系统模型流场和声场在同一流量的注水工况下进行数值分析,计算结果表低噪声改进设计方案降噪效果显著,可为船舶海水系统流噪声的治理提供参考建议。