工业用减阻剂对射流泵性能影响的试验研究

为探究减阻剂对射流泵性能的影响,进行了添加聚氧化乙烯(PEO)与阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)2种减阻剂对射流泵性能影响的试验研究.结果表明:减阻剂的质量分数对射流泵性能的变化有决定性的作用,质量分数为(0,0.10‰]时,2种减阻剂对射流泵性能无明显影响;质量分数为(0.10‰,0.25‰]时,部分工况的射流泵性能甚至出现下降;随着质量分数提高,射流泵性能均有一定的提升,质量分数为1.00‰~1.25‰时,射流泵性能提升达到最大,效率最大可提高6.15%;质量分数进一步提高,射流泵性能提升的幅度有所下降;相同质量分数下PEO提升射流泵性能的效果要优于CPAM;减阻剂对2个不同面积比的射流泵性能在大流量工况下提升效果更为明显,但在极限工况时,剧烈空化影响了减阻剂的效果,导致提升幅度有限;PEO在面积比1.78的射流泵中的减阻效果强于在面积比4.00的射流泵中的减阻效果,而CPAM在面积比1.78的射流泵中的减阻效果弱于在面积比4.00的射流泵中的减阻效果.

新型燃料电池发动机空气增湿系统性能研究

对鼓风机、散热器和膜增湿器的工作特性进行了研究,基于系统整体性能优化进行了燃料电池发动机空气增湿系统集成设计。空气增湿系统和冷却系统得到有效耦合,对新型空气增湿系统性能研究表明:该系统效率更高,鲁棒性更强。

舰船燃料电池动力系统研究现状

燃料电池系统具有高效率、低噪声、低电磁信号等显著优点,是未来舰船动力源的最有力竞争者之一。阴极进排气系统、阳极进排气系统、燃料电池堆、水热管理系统以及系统总体优化技术都有尚待解决的难点;贮氢固体的低温释氢技术、重整制氢过程中的高效除硫技术、高温质子交换膜的制取将是实现燃料电池系统广泛应用的关键。

燃料电池系统膜增湿器传热传质性能研究

对大功率常压燃料电池系统膜增湿器的传热传质性能进行实验研究,确定了影响膜增湿器性能的主要因素,建立膜增湿器传热传质数学模型,仿真研究了这些因素对膜增湿器性能的影响机制。研究表明,降低增湿器操作压力,增大空气流量,提高进气温度有利于提高扩散系数;减小空气流量和降低干空气进口温度有利于降低膜内水含量梯度。

潜艇低压吹除系统动态性能研究

为揭示低压吹除过程中潜艇及舱内压载水的运动规律、提供潜艇操纵控制依据,建立单壳体潜艇螺杆压气机低压吹除系统动态过程模型,根据实艇情况验证了模型计算得到的吹除时间。分析了压载水舱形状结构参数和潜艇总体及系统设计参数对低压吹除过程的影响。研究结果表明,压载水舱截面形状对潜艇低压吹除过程有一定影响,随压气机流量增大,吹除时间缩短速率减小,随潜艇外形尺寸增大,吹除时间增加的速率增大。

自流冷却系统引水装置的水力性能研究

为提出先进船舶自流冷却系统引水装置的定量设计原则,参照水泵性能描述方法,提出自流扬程的概念,用自流扬程和附加阻力描述引水装置水力性能。基于伯努利方程和边界层方程的计算分析表明,为提高自流扬程,引水装置吸入口应垂直于来流且高于边界层厚度。基于冲量定理进行计算分析并结合三维仿真计算结果表明,为平衡自流能力和附加阻力,引水装置的入口流速与航速之比宜设计在一定区间内。实船计算结果验证了本文设计方法的正确性。

潜艇柴油机废气低压吹除系统动态性能研究

为揭示柴油机废气低压吹除过程中潜艇及舱内压载水的运动规律,提供潜艇操纵控制依据,通过耦合柴油机工作过程方程与压载水吹除过程方程,建立了考虑压载水舱内排气背压与柴油机废气流量间相互影响的吹除过程动态模型,根据实艇数据验证了模型。应用模型计算分析了压载水舱形状结构参数和潜艇总体及系统设计参数对低压吹除过程的影响。研究结果表明,压载水舱截面为抛物线形比圆形和梯形时更有利于柴油机工作,吹除速度也更快;随潜艇外形尺寸增大,吹除时间增加的速率减小。

大功率燃料电池堆氢气膜增湿系统实验研究

对70kW常压质子交换膜燃料电池堆氢气膜增湿系统的传热传质特性进行了实验研究。管壳式膜增湿器应用于大功率燃料电池堆氢气增湿系统具有增湿速率快、被增湿氢气润湿程度好的优点。利用液态水对氢气进气进行增湿,实验中被增湿后氢气总能够达到过饱和状态,氢气流量一定时,膜增湿器增湿水进出口温差随水流量增大而降低,氢气出口温度随着液态水流量升高而接近增湿水进口温度;增大增湿水流量能够降低增湿水通过膜增湿器前后温差。增湿水温度和流量一定时,燃料电池堆负荷增大,被增湿氢气出口相对湿度变化不明显。

冷凝器冷却水通道声传递特性

为阐明冷凝器冷却水通道的声传递特性、提高循环水系统声学设计能力,将换热方程和一维平面波方程耦合,推导得到换热管内冷却水声传递矩阵,针对冷凝器几何结构建立总传递矩阵并求解得到其冷却水通道声传递损失。建立试验系统验证了冷凝器冷却水管路声传递损失计算结果。根据换热管双向流固耦合分析计算结果,管外蒸汽绕流对换热管内冷却水脉动压力的影响可以忽略,冷凝器进出口管内水声和管壁振动测试结果也表明,该系统内冷却水脉动和管壁振动耦合紧密,管内流体脉动是管壁振动的主要激励源。研究结果还表明,通过调整冷凝器冷却水通道结构参数可以调节冷却水声传递损失。

燃料电池系统焓轮增湿器性能分析模型

基于吸附过程原理建立了燃料电池系统焓轮增湿器传质模型,模拟研究了空气温度、流量和转轮转速等操作参数对焓轮增湿器性能的影响,模拟结果与实验数据吻合良好。操作参数对增湿器传质过程的影响机制分析表明,提高转轮转速、降低干空气流量和温度有利于提高转轮表面有效传质系数和增湿器传质性能。

潜艇柴油机和螺杆压缩机低压吹除系统动态性能比较

为比较柴油机和螺杆压缩机作为低压吹除气源对潜艇及舱内压载水运动规律的影响、提供潜艇低压吹除系统设计依据,将柴油机工作过程方程和螺杆压缩机工作过程方程分别与压载水吹除过程方程耦合,建立考虑压载水舱内排气背压与吹除气体流量间相互影响的吹除过程动态模型。根据假定的潜艇和压载水舱参数,应用模型计算分析2种吹除气源条件下低压吹除过程中压载水舱液面高度和潜艇吃水深度的影响。研究结果表明,相同设计流量条件下,使用柴油机废气吹除比螺杆压缩机吹除可节省吹除时间约3%。

PEMFC空气膜增湿系统的性能

建立了质子交换膜燃料电池(PEMFC)和膜增湿器一维性能分析模型,模拟了空气流量、压力和温度等条件对PEMFC及膜增湿器性能的影响,模拟结果与实验数据吻合良好。根据模型对PEMFC膜增湿系统的非稳态性能进行了预测。空气进气温度的动态响应特性对膜内水含量梯度的影响显著,对膜内水的扩散系数几乎无影响。

气体添加对叶片泵输油过程压力脉动影响的数值研究

为了研究气体添加对泵内流场及压力脉动特性的影响,本文基于ANSYS_CFX对一叶片式输油泵内纯油及油气两相流动进行数值模拟,其中两相工况的含气率为1%、0.5%和0.1%。沿流动方向在叶轮和导叶流道总共设置8个监测点,并对其压力脉动的时域和频域特性进行分析。结果显示:添加少量气体对叶轮流道内压力脉动影响较小,而对导叶中后部流道内压力脉动抑制明显,该处压力脉动降幅可达50%以上。通过对纯油和气体添加工况的流场分析,发现添加少量气体可改善泵内压力分布和导叶流道的旋涡结构,使该区域的流动更加平稳;所添加气体将在导叶中后部流道发生聚集,聚集区域与旋涡区位置接近,且聚集气体可对该区域的压力脉动能量起到吸收作用,从而减弱流体压力脉动。

基于变流阻系数的船舶海水冷却管网水力特性研究

准确计算管网摩阻系数,对具有复杂流态船舶流体管网的优化设计、运行、管理及工作特性实时调节和准确计算都有重要意义。提出采用"变流阻系数"方法,在计算中实时更新任意迭代时步的各管网分支流阻系数,并基于图论理论在MATLAB软件中编程实现。理论计算与实验结果进行了对比,两者具有较好一致性。相比定流阻系数方法,利用变流阻系数网络解算算法对船舶海水冷却管网进行水力分析,可以大大减小解算误差,提高解算精度。

质子交换膜燃料电池三维气液两相流数值模拟

质子交换膜燃料电池液态水的生成和传输过程研究,是进行电池水管理的关键。该文基于多相混合流理论,建立了质子交换膜燃料电池三维气液两相流动与传热的数学模型。该模型不仅能模拟燃料电池内部反应气的流动、扩散和化学反应过程,还能模拟液态水的传输和相变过程。应用该模型模拟了电池内液态水的分布及其对燃料电池性能的影响,结果表明液态水主要分布在阴极侧,在大电流密度下,液态水阻碍了氧的扩散过程,导致电池性能下降。模拟结果与实验结果吻合较好。