喷水推进在中低速船舶的应用及进口流道优化

随着喷水推进器的快速发展,除了在传统高速船舶上得到大量应用外,在中低速船舶上的应用也得到越来越多关注。首先介绍了喷水推进器的发展历程及工作原理,接着介绍在中低速船舶应用优势及实际应用情况,最后采用计算流体动力学(CFD)方法对进口流道倾斜角在中低速船典型工况下进行优化分析。结果表明,当进口流道倾斜角α为33°时,损失系数较小,效率较高,抗空化性能好。

六高调门配置汽轮机进汽工况优化研究

针对亚临界300 MW汽轮机组进行建模与模态分析,可以得到汽轮机转子前两阶的固有频率与临界转速。对六高调门配置汽轮机的主要进汽工况进行说明并分析计算轴向气流力,利用Matlab软件对转子所受轴向力进行频谱分析,比较转子基频与固有频率,得到不同进汽工况下冲击力主频对各阶临界转速的避开率。研究结果表明:汽轮机转子在全周进汽工况下的稳定性与安全性最高,但流动损失较大,双对角进汽模式是最佳进汽模式。

茶叶风选机优化研究

为提高茶叶风选效果,采用理论分析和流体动力学数值仿真的方法研究了风选过程中茶叶颗粒的运行轨迹和风选室内流场的状态,并进行了相关试验验证。研究表明,茶叶风选机送风口风速分布采用上小下大方案时茶叶颗粒群有效漂移间距最大;风选室内部由于结构原因存在涡旋现象,4号和5号出茶口流出的茶叶颗粒相对质轻,其漂移轨迹较易受到涡旋的影响,可以通过设置扰流板加以减轻,且能有效降低各口茶叶混入其他口茶叶的比例,提高风选质量。

冷却塔出塔水温的迭代计算方法

基于麦克尔焓差法原理,对循环水泵运行方式变化前后的进塔风速进行了估算,给出了冷却塔出塔水温的迭代计算方法.用数学方法对冷却塔特性数和冷却数随出塔水温及进塔风速的变化规律进行了分析,并对计算过程中非线性方程的多解选择问题及迭代退出条件进行了研究,最终确定出了符合物理意义的真实解.由此确定的循环水泵各运行方式下的出塔水温可直接用于循环水泵最优运行方式的确定,对现场中冷端系统的优化具有一定的现实意义.

基于数值试验及实船试航的喷水推进器改型设计

采用基于雷诺时均法的SST湍流模型对"某轴流式喷水推进泵+进水流道+船体"系统进行数值计算,查找出了该喷水推进泵和进水流道设计存在的一些问题。依据该船体阻力、设计航速和主机功率等参数重新对该船喷水推进器进行选型,进而运用三元的方法对喷水推进泵进行设计,利用参数化设计的方法对流道进行设计。采用了数值试验的方法校核新设计的混流式喷水推进器流体动力性能,计算结果表明:新设计喷水推进泵和进水流道性能优异,并且能够较好地满足快速性指标。最后,对改进设计的喷水推进器进行了快速性预报和实船试航,试航结果表明新设计混流式喷水推进器推进航速超过设计航速9.4%,并且数值预报航速与试航结果误差为1.5%,这既验证了设计方法的有效性,也验证了所采用的数值模型的准确性。

高超侧压式进气道参数分析及试验研究

分析了高超侧压式进气过第一、二溢流窗的溢流角随后掠角的变化规律，分析了溢流窗气流与主流相互作用而形成一道脱体曲面激波的原因，设计了侧压角为６°，后掠角３０°的直前缘及圆弧前缘两套高超侧压式进气道，在Ｍ５．３风洞中利用风洞壁面自然发展的附面层进行非均匀来流下进气道起动性能及总体性能试验，试验发现大量附面层吸入不仅对起动性能有重大影响，而且对总压恢复影响也极大。

风速变化对竹湖流场结构影响的数值试验

利用EcoTaihu生态模型中的压缩坐标系下三维水动力学子模型,对4种吞吐流量(换水周期分别为36d、7.2d、3.6d、35h),东、西、南、北风向,不同风速的风场作用下的浅水湖泊进行了数值模拟,分析比较了不同风速作用下湖泊分层流场及垂向平均流场结构的差异。结果表明,随着风速的增大,湖泊垂向平均流场逐渐由受吞吐流控制转变成受风生流场控制;在此转变过程中存在着临界风速值,当风速大小超过该值时,流场结构发生明显的改变;风向和吞吐流量是影响临界风速值大小的主要因素。风速变化对稳定状态的湖泊表层、次表层流场有较大影响,而对底层和次底层影响不大。在水深水平变化较大的区域,垂直平均流场结构对风速变化的响应较为敏感,易形成环流,浅水区垂向平均流向和风向一致,深水区则和风向相反;水深变化较小的水域,流场结构对风速变化的响应则较为迟钝。

一种腹下S弯进气道低速大攻角下气动特性实验

对一种腹下S弯进气道进行了实验研究,得到了低速大攻角下的气动特性,结果表明:随出口马赫数的增加,腹下S弯进气道出口截面的总压恢复系数不断下降,稳态周向畸变指数、紊流度和综合畸变指数均上升;出口马赫数为0.45时,进气道出口总压信号的功率谱在220 Hz处存在峰值,内通道发生了局部流动分离;与地面抽吸状态相比,该进气道在低速大攻角状态下具有较高的总压恢复系数,虽综合畸变指数也偏大,但能够满足发动机正常工作的要求.

混流式喷水推进器空化性能数值分析

基于RANS方程,结合切应力输运湍流模型计算某混流式喷水推进器无空化状态时的流体动力性能。与厂商提供的数据对比表明,建立的数值模型和计算方法是可信的。在此基础上,嵌入基于Rayleigh-Plesset方程的混合物均相流空化模型,对空化条件时该喷水推进器流体动力性能进行数值计算与分析。计算得到的功率、推力等宏观量与厂商提供的数据吻合较好。计算得到空化发生时的临界进口速比值。计算结果表明,喷水推进器叶轮发生空化时,泵的流量、扬程明显降低,进而引起推力下降;在等功率条件下,随着进口速比的降低,喷水推进器叶轮空化程度越来越严重;进水流道空化的发生较喷泵叶轮空化滞后,喷口部分仅产生空间空化,较叶轮空化提前,而固壁上不产生空化;数值计算结果还证明空化限制线即为等汽蚀比转速线,且空化限制线1、2、3对应的汽蚀比转速分别约为1280、1390和1580。

侧向支柱对高速旋转冲压增程弹用进气道影响的数值模拟

采用块结构网格与二阶精度流场分区求解技术,对高速旋转含侧向支柱双锥外压轴对称冲压增程弹丸进气道内外复杂流场进行了数值模拟。通过数值模拟得到了对应于不同旋转角速度、不同侧向支柱形状以及不同来流攻角情况下,临界工况时超声速进气道内外粘性流场复杂的波系结构。当高速旋转进气道扩压段有侧向支柱存在时,进气道总压恢复系数和动能系数均有所降低,而流场畸变指数则增大明显。随着转速和攻角的增大,进气道综合性能均有所降低。数值结果显示,采用菱形截面的侧向支柱形状的进气道性能最优。

涡旋式膨胀机效率的研究（英文）

根据涡旋式膨胀机的工作原理,对涡旋式膨胀机进行动力学分析,得到了涡旋齿所受切向气体力的表达式,进而得出了输出转矩的表达式。以工程热力学的普遍原理为基础,得到了涡旋式膨胀机的有用功,结合气动功率概念,最终推导出涡旋式膨胀机有效热效率的表达式。在理论研究的基础上,设计了试验台,通过试验对结论进行了验证,证明了涡旋式膨胀机的效率与进气压力、体积流量、膨胀机转速之间的关系,并指出工质内泄漏对涡旋式膨胀机效率的影响,为提高涡旋式膨胀机的效率提供了理论基础。

钝化唇缘对超声速混压式进气道性能的影响

在高速旋转条件下,利用二维轴对称N-S方程对唇缘钝化的超声速弹用进气道内外的复杂流场进行了数值模拟,所得流场结构清晰。湍流模型为RNGk-ε两方程模型,数值格式为一阶迎风格式。获得了在设计马赫数下不同外罩唇缘钝化半径对进气性能参数的影响。研究表明,在唇缘钝化半径合理增大的情况下,进气道的稳定工作范围变宽,总压恢复系数提高,唯一不利因素为进气道总阻力有所增大,证实唇缘钝化后的进气道能满足固冲增程炮弹的使用要求。

速度调节阀两种节流方式调速效果的分析与研究

速度调节阀用以调节气动系统中气动执行元件的运动速度。它有进气节流和排气节流两种安装方式。虽然这两种安装方式都可以调节气动执行元件的速度,但调节效果有着很大不同。通过理论分析、软件仿真、试验分析三种方法对这两种节流方式的调速效果进行比较和分析,得出了排气节流的效果要好于进气节流的结论。

非设计工况下叶轮进口附近的流动及其控制

对叶轮进口附近流动在偏离设计工况下的回流和汽蚀(空化)两大特性进行了系统的描述,阐述了它们的诱发机理及其对泵性能的影响.根据回流的诱发机理对诱导轮的作用进行了全面的分析,提出了控制回流发生的有效方法,从叶片进口流动这一角度完善了离心泵叶片设计理论.

火灾巷道烟流速度变化规律研究

以丁家梁煤矿采区进风系统为原型,按照流体相似原理,建立矿井巷道火灾模拟实验系统,根据能量守恒定律,进行火灾巷道烟流速度的实验测试、计算和分析,并利用GAMBIT软件对实验模型巷道进行网格划分,通过在FLUENT软件中设定火灾时期烟气流动的边界条件和初始条件,选用RNG k-ε两方程湍流模型、能量方程和SIMPLE算法对矿井巷道火灾烟流速度进行稳态数值模拟,得出火灾时期巷道烟流速度的变化规律。

轻型卷盘喷灌机运行效果影响因素分析

为了获得影响轻型卷盘喷灌机运行效果的各种因素及其关系,以轻型卷盘喷灌机为研究对象,根据其工作性能,选取6个不同进口压力和4个不同行走档位进行试验,测量进口压力、行走速度及流量,计算压力损失、均匀度和喷灌强度等,并分析了轻型卷盘喷灌机进口压力、行走速度、压力损失、流量及喷洒均匀度之间的关系.试验结果表明:进口压力和流量呈线性正相关;不同档位中,随着进口压力的增大,行走速度随之提高,每个档位下行走速度与进口压力亦呈线性正相关;不同行走速度和不同进口压力时喷洒均匀度波动较小,总体呈平稳趋势,喷洒效果比较稳定,基本满足设计要求,进口压力在0.45 MPa时,喷洒均匀度最高,达到89.5%;灌水深度受流量和行走速度的双重影响,流量(进口压力)一定时,行走速度提高,灌水深度下降,呈曲线下降趋势.

转速对核主泵空化特性的影响

为研究转速对核主泵空化性能及进口流态的影响,应用理论分析、数值计算和试验研究的方法,对AP1000核主泵进行不同转速下的数值模拟和空化试验,得到3种频率30,40,50 Hz下不同流量(0.7Qd,1.0Qd,1.3Qd)时的空化特性,并对叶轮进口截面静压分布与泵流动性能的影响关系进行分析.结果表明:转速对小流量工况下泵的空化性能影响较大;随着转速的降低,小流量工况下,空化性能曲线趋势变化比大流量工况下明显;在不同转速的额定流量下,转速较大时,模型核主泵在装置临界空化余量(NPSHC)减小时更容易接近临界空化状态;在转速较小时,临界空化余量(NPSHC)较小,且一旦发生空化,其扬程曲线斜率下降也相对平缓;在额定转速下,模型泵在大流量时更容易接近临界空化状态;随着转速和流量的减小,更容易造成模型泵在开始试验阶段进口处产生回流,扰乱进口的流场,从而造成局部空化严重.

重力油水分离器分离效果的实验研究

通过实验分析了影响重力油水分离器分离效果的因素,实验结果表明:入口流速越低,油滴粒径越大,油水分离效果越好;聚结构件对重力油水分离器分离效果具有明显影响,平行蛇形板构件和平行波纹板构件更有利于提高油水分离效率;本实验采用平行蛇形板构件或平行波纹板构件,在入口流速为0.5m/s、搅拌转速为200r/min的条件下,水出口含油量低于0.5%,油出口含油率接近50%,具有良好的油水分离效果。

磁旋转滑动弧电参数与电弧图像分析

研究磁场驱动旋转滑动弧的物理特性.在反应系统中,高压直流电通过滑动弧两极产生稳定的电弧,由切向进气的载气吹起并产生旋转滑动弧,在滑动弧区域内附加磁场用以加速滑动弧的旋转.研究表明:磁场驱动不仅可以提高等离子滑动弧旋转速度,而且可以增大等离子体在气流场中的分布.当空气作为载气时,电弧电压电流波形最稳定,周期为3.5～4.4ms;当氧气作为载气时,电弧击穿电压低于800V,维持电压低于500V,平均功率为95.8W,相对其他载气时较低,电弧电压图像存在平稳过渡区.利用高速摄影技术研究磁感应强度变化时电弧的运动情况.结果显示:低磁感应强度时旋转滑动弧会出现双弧现象;高磁感应强度时电弧不再断裂,与外电极的接触点出现近似等速的跃迁.

供油压力对滑动轴承—转子系统临界转速及振型的影响研究

研究了供油压力对液体动压径向滑动轴承—转子系统临界转速及振型的影响。运用有限差分法及相应的边界条件,采用最速下降法对Riccati传递矩阵进行根的搜索,计算得出有无供油压力情况下滑动轴承-转子系统的临界转速及振型,并对计算结果进行分析比较。结果表明:供油压力是分析轴承-转子系统临界转速的一个不可忽略的影响因素。