典型舰船循环水系统管路振动特性

舰船管路系统中的流体介质在管路源设备的作用下沿管路传输会产生振动和噪声。以典型舰船循环水系统的管路模型为研究对象,借助有限元软件分析该管路系统介质、管路支座布置间距等工艺参数对其固有频率的影响规律,数值分析管路系统简谐激励下进出阀门、法兰等关键位置的振动特性。结果表明:循环水管路系统各阶固有频率随固定支座间距的减小显著增大,且高阶固有频率增幅更为显著;循环水管路系统在滑油冷却器附近管路振动响应较为剧烈,应采用相应的减振降噪措施。     

高阶紧致格式在非线性数值模拟中的应用

对比分析迎风型格式及中心耗散格式优劣性,采用傅里叶分析方法分析显式格式及紧致格式在波数空间可准确模拟的波数范围。通过编程研究6种紧致格式,其中为保证紧致格式在内点及边界点的一致性,采用高精度边界格式,加入了滤波运算和采用更小的CFL数来控制紧致格式的稳定性。数值试验表明,中心紧致格式有更小的耗散误差及色散误差;通过4阶Pade格式计算模型绕流,验证了边界处理的正确性,也更加认识到紧致格式有非常严格的稳定性限制。     

SCR 催化剂内流动与反应过程的研究

针对V2 O5／TiO2催化剂建立了三维单孔道模型,基于Eley－Rideal动力学机制,模拟了单孔道内的流动及NOx 在催化剂表面的反应情况．经模拟结果与实验结果对比,证明了模型的合理性．研究表明：随着Re的增大脱硝效率逐渐降低;模拟温度在523～723 K时,反应物NO的转化率随温度先升高后降低;根据NO的转化率及NH3的逃逸率综合考虑NH3／NO摩尔比应该控制在0.9～1.2之间;在温度为598 K, Re 为600, NH3／NO 摩尔比为1时, NO 的转化率最高可达到97．18％;反应物的浓度沿孔道方向先快速下降后平缓下降,在单孔道长度为1000 mm的模型中,在离入口处600 mm时NO脱除率可达到总脱除率的91.2％．模拟结果可为SCR催化剂的运行优化提供重要依据．     

压载水处理UV模块的CFD数值模拟及实验研究

针对船舶压载水系统对紫外（UV）杀菌器腔体设计技术水平要求高的特点,应用计算流体动力学（CFD）方法对UV杀菌器中压载水的杀菌过程建立数值模拟模型,并以300 m3/h处理量的UV杀菌器为对象,对其内部流场进行了模拟计算,重点对水力、辐射、剂量进行了模拟分析,获得了腔体内辐射剂量分布情况,并通过生物实验来检测实验装置是否满足IMO标准。     

切向单双入口旋流器油-水两相分离流场及特性研究

运用雷诺应力模型（RSM）及两相流 MIXTURE 混合模型和 SIMPLEC 算法对切向单、双入口旋流器内的流场进行模拟分析。采用作图法描述了锥段中间截面处的切向速度、径向速度、湍动能及湍能耗散率,使内部复杂旋流流场的分析得以简化。模拟结果表明：单入口旋流器内流场具有不对称性,呈现偏心结构,双入口旋流器流场具有较好的对称性;油-水分离时,切向双入口旋流器中的分离效率为96%,高于单入口旋流器的94%,但同时增大了能量消耗。实验测试结果显示：流量为3 m3/ h 时的实际分离效率为90%,与模拟结果的平均误差为5%,处理流量相同时,采用切向双入口旋流器更能提高分离效率。     

钢板移动式感应加热过程工艺参数分析与局部变形预测

针对钢板移动式感应加热成形问题,采用正交试验分析得出影响钢板感应加热的主要因素是加热速度和空气间隙,并利用数值模拟分析这两个工艺参数与钢板变形之间的关系。结果表明,加热速度和空气间隙会影响加热深度,进而对横向收缩量、横向角变形和垂向位移有显著的影响。最后,在数值计算样本的基础上推导横向收缩量的回归数学模型,发现回归模型的计算值与试验值之间的相对误差在工程允许范围内,证明回归模型的计算结果可靠。     

两种充汽模式下船用蒸汽蓄热器动态性能数值模拟

为给船舶蒸汽动力系统设计提供技术支撑,采用考虑蒸发和冷凝的热相变模型描述蒸汽蓄热器汽、液两相的热质传递规律,并结合缓慢充汽和快速充汽计算边界条件,基于CFX实现不同充汽模式下船用蒸汽蓄热器动态性能数值模拟。计算结果表明：在缓慢充汽起始阶段,船用蒸汽蓄热器水位波动大,最终水位保持平稳且略有升高;缓慢充汽过程中,船用蒸汽蓄热器的压力和温度均呈先快速上升再下降的变化规律;在快速充汽过程中,蒸汽蓄热器的压力和温度均呈先快速上升再下降的变化规律,计算结果与试验数据基本吻合。     

主动旋流管道除垢系统的三维数值模拟

为分析主动旋流管道除垢系统的清洗效果,建立了以高压高速空气为介质的内置螺旋凹槽管的环形流动模型,利用fluent软件对光滑管和内置螺旋凹槽管进行数值模拟,并利用网格无关性验证模型网格。模拟结果表明：内置螺旋凹槽管的环形流动呈复杂的三维螺旋流动,而光滑管则呈普通的直线流动。在相同的条件下,内置螺旋凹槽管的切向速度比较剧烈,而光滑管的切向速度几乎为零,内置螺旋凹槽管的径向速度也比光滑管的大。内置螺旋凹槽管的切向和轴向速度的增大,使边界层减弱,有利于增大管壁的冲刷力,从而增强清洗管道的效果。     

船用焚烧炉燃烧过程的模拟分析研究

在三维数值模拟基本原理的基础上,对船用焚烧炉建立三维几何模型和数学模型,用GAMBIT软件建模,借助CFD计算流体力学燃烧模型对焚烧炉炉膛部分进行燃烧过程模拟,以及对烟囱部分进行流场数值模拟,并分析炉膛内温度场的分布,以及烟囱内温度场、压力场和速度场的分布.分析结果证实了焚烧炉的结构设计可行性.     

软岩小净距隧道最优开挖方法数值模拟

以兰渝线新城子隧道为背景,利用有限元法模拟并分析了不同开挖方法对软岩小净距隧道的相互影响,以及双层支护结构在小净距隧道中的应用效果.结果表明,双层支护可以有效的控制地应力的分阶段释放;第一层初支承担大部分围岩荷载,第二层初支承担第一层初支变形引起的荷载;通过对比分析发现,两隧道交互开挖、待左右线均开挖完成后再施作二衬为最优工法.