船舶蒸汽蓄热器放汽管路热冲击特性预测

船舶放汽管路具有放汽周期短、热冲击能量高、负荷波动大的特点,其运行特性直接影响蒸汽蓄热器的安全稳定工作。以典型船舶蒸汽蓄热器放汽管路为原型,采用标准k-ε模型计算湍流脉动过程,通过数值模拟的方法计算了船舶蒸汽蓄热器放汽管路的水动力特性,获得流速、压力、湍动能及壁面剪切应力等参数的分布规律,基于流致振动而诱发流体热冲击的机理,揭示了与流致振动密切相关的热冲击能量图谱。计算结果显示,在高温高压饱和蒸汽掺混流动过程中,三通管区域呈现蒸汽冲击流速高,湍流脉动剧烈,壁面剪切应力大的特点;基于蒸汽热冲击能量分布图谱,放汽管路上弯管和三通管件局部区域蒸汽热冲击能量较大,其中三通管热冲击能量最大,可以预测三通管件承受的热冲击破损最严重,实物检测破损数据验证了数值预测结果。     

横流环境中压电风扇耦合射流流动换热特性

利用激光多普勒测振仪分别测定攻角和横流速度对压电风扇振幅的影响。基于相应的振动测试结果利用动网格技术对横流环境中不同安装角度下压电风扇冷却加热壁面的三维非定常流动和传热特性进行了数值模拟,同时应用红外热像仪对相同横流条件工况下加热表面的局部对流传热系数分布进行了测量。研究结果显示,攻角为90°时,作用在风扇上的气动载荷最小,风扇振幅最大,而随着攻角的减小风扇振幅也逐渐减小;安装角为90°时,压电风扇振动以及横流作用所诱导形成的耦合涡结构冲击加热表面,并在下游区域具有明显的脱落、破碎过程,对于叶尖包络区对应的壁面局部对流换热有显著的强化作用,此时风扇耦合换热性能最强,高于45°和135° 2倍以上;且时均对流传热系数的实验结果与数值模拟具有良好的一致性。     

含气泡油滴撞击矩形沟槽壁面的数值分析

采用耦合水平集-体积分数（CLSVOF）方法对含气泡油滴撞击矩形沟槽壁面现象进行数值模拟研究,考察了油滴撞击壁面后的形态演化过程,分析了中心射流形成机理和气体夹带的分布规律,并探究了沟槽宽度、沟槽深度和撞击位置对油滴铺展特性的影响。研究表明：含气泡油滴在矩形沟槽壁面铺展时会形成中心射流,沟槽内部存在气体夹带现象。气泡底部的速度旋涡是形成中心射流的主要原因,沟槽内的气体夹带受油滴铺展速度影响呈现规律性分布。沟槽宽度对含气泡油滴在垂直沟槽方向和平行沟槽方向的铺展长度影响较大,但对铺展高度影响较小。当无量纲沟槽宽度为0.3时,油滴形成颈部射流并在运动后期使垂直沟槽方向的铺展长度迅速增加。此外,沟槽深度也对含气泡油滴在各方向的铺展有重要影响,沟槽深度越大,中心射流现象越难形成。撞击位置变化不改变油滴在沟槽壁面上的运动演化过程,但对沟槽内部的气体夹带规律有一定影响。     

含气泡油滴撞击矩形沟槽壁面的数值分析

采用耦合水平集-体积分数(CLSVOF)方法对含气泡油滴撞击矩形沟槽壁面现象进行数值模拟研究,考察了油滴撞击壁面后的形态演化过程,分析了中心射流形成机理和气体夹带的分布规律,并探究了沟槽宽度、沟槽深度和撞击位置对油滴铺展特性的影响。研究表明:含气泡油滴在矩形沟槽壁面铺展时会形成中心射流,沟槽内部存在气体夹带现象。气泡底部的速度旋涡是形成中心射流的主要原因,沟槽内的气体夹带受油滴铺展速度影响呈现规律性分布。沟槽宽度对含气泡油滴在垂直沟槽方向和平行沟槽方向的铺展长度影响较大,但对铺展高度影响较小。当无量纲沟槽宽度为0.3时,油滴形成颈部射流并在运动后期使垂直沟槽方向的铺展长度迅速增加。此外,沟槽深度也对含气泡油滴在各方向的铺展有重要影响,沟槽深度越大,中心射流现象越难形成。撞击位置变化不改变油滴在沟槽壁面上的运动演化过程,但对沟槽内部的气体夹带规律有一定影响。     

射流式涡发生器强化矩形螺旋通道内流体换热机理

提出利用射流式涡流发生器(JVG)强化螺旋通道内流体的换热。采用三维激光多普勒测速仪(LDV)测量了曲率为0.134并安装了JVG的矩形截面螺旋通道内流体的流动特性,实验结果与数值模拟结果吻合较好。获得了安装JVG的螺旋通道内复合二次涡旋的演变规律以及射流在螺旋通道内的衰减过程。结果表明,射流的冲击和卷吸作用改变了单一螺旋通道内背离壁面(common-flow-up, CFU)结构的离心二次涡旋,在射流的起始段形成了一对冲向壁面(common-flow-down, CFD)结构的二次涡旋。随着流动的发展,CFD涡旋经历了快速形成、缓慢分解并逐渐耗散的过程。射流速比ε_j在1.48～4.02范围内时,射流在螺旋通道内沿主流方向的作用距离可达40d_h～74d_h(d_h为螺旋通道当量直径)。射流提高了通道换热壁面附近处速度场与温度场的协同性,实现了换热强化。研究范围内,换热壁面平均Nusselt数的最大值相对于单一螺旋通道提高了28%～248%。     

海德威压载水处理系统获科技发明奖

2013年3月1日,青岛市委、市政府召开"全市科技创新与奖励大会",表彰奖励2012年为青岛市科技事业发展做出突出贡献的科技工作者。海德威"电催化高级氧化船舶压载水处理系统"获得青岛市科学技术发明奖二等奖。海德威自主研发的海洋卫士"电催化高级氧化船舶压载水处理系统"是此次获此殊荣的唯一的船用设备。电催化高级氧化船舶压载水处理系统是海德威继船载航行数据记录仪后第二个高新技术产品。此次殊荣的获得是青岛市委、市政府对海德威成绩的肯定和鼓励。海德威始终以科技创新作为提高企业竞争力和产品实力的有力支撑,始终将科技创新摆在企业发展的核心位置。顺应世界科技革命和产业革命的新变化新趋势,以科技创新增强产品实力和竞争力,以世界眼光谋划和推动创新,以国际标准实施创新,结合本地蓝色优势,加快船舶高技术配套产品的研发,为青岛市率先科学发展、实现蓝色跨越、加快建设宜居幸福的现代化国际城市贡献一份力量。     

船舶压载水处理技术研究与应用进展

船舶压载水中含有大量生物,包括细菌、病毒、浮游生物及多种物种的卵、幼体等。未经处理的压载水排放也已成为水生外来物种入侵的一个重要媒介,船舶压载水造成的环境污染和生态退化问题引起了国内外公众和学者的广泛关注。船舶压载水的无害化排放必须采取合理有效的管理措施和处理技术,这是解决问题的有效途径。目前,世界各方对压载水无害化排放的日益关注加速了压载水管理（BWM）国际法规的完善和处理技术的发展。世界各国对压载水排放控制、压载水更替操作、压载水处理技术的研发,压载水处理设备的研制和认证都高度关注。本文总结了自2004年以来国际海事组织（IMO）和美国海岸警卫队（USCG）对于BWM法规的制定和实施过程;阐述了目前压载水处理技术的最新研究进展、技术原理及其应用的优缺点;总结了已通过IMO和USCG认证的压载水管理系统情况,并对典型压载水处理装置和压载水处理技术的成本效益进行了分析和比较。     

船舶压载水处理设备及应用技术研究进展

船舶压载水造成的生物入侵一直是困扰各国海洋环境保护的难题之一,而有效的压载水处理技术是解决压载水生物入侵的有效途径。介绍了3种已被国际海事组织(IMO)最终认可的压载水处理设备及其作用原理。同时着重阐述了目前压载水的物理处理、化学处理和联合处理技术的作用机理和研究进展,并比较了各处理方法的优缺点。如何使环境、经济相协调是压载水处理方法研究的一个主要问题,研究高效、可行、低成本、对环境友好的压载水处理方法成为今后压载水处理方法研究的主要发展趋势。     

激冷式气化炉液池内射流冲坑特性数值模拟

对激冷式煤气化炉内顶部浸没式气体射流冲击液池的行为过程进行数值模拟,将模拟结果与可视化实验结果进行对比;获得气体射流冲击液池形成冲坑的演变过程;引入特征深度和特征半径两个特征参数表征冲坑特性.研究发现,在冲坑停滞阶段,冲坑特征深度和特征半径随气体射流速度的提高呈现逐渐加速并最终趋于平缓的增长趋势;随着下降管出口静态淹没深度的降低,冲坑特征深度和特征半径随气体射流速度的增长程度相对平缓,同时特征深度和特征半径减小.     

入口结构对三维凹壁面切向射流作用下离散颗粒行为的影响

液固分离是煤化工污水处理中的常规操作单元,待处理物料贴着圆筒体内壁面切向进入分离设备,形成三维凹壁面切向射流。为了比较射流入口结构对离散颗粒产生的影响,利用液固分离实验和离散相模型模拟研究了颗粒的轨迹和Reynolds数,并对加入颗粒前后凹壁面切向射流的湍动特性和壁面剪应力分布进行分析。研究结果表明,半圆形、方形、圆形入口与设备内壁面贴合长度依次缩短,颗粒沿径向分布范围依次加宽,流向行程依次缩短。而颗粒停留时间按照圆形、半圆形、方形依次缩短。其原因在于,半圆形入口切向最大速度比方形提高16.0%,圆形降低15.3%。近壁面一倍射流高度范围内的离心力平均值,半圆形入口比方形提高59.9%,圆形降低43.5%。三种入口结构下97%的颗粒Reynolds数在40～400范围内,Reynolds数为80的颗粒数量最多。颗粒受凹壁面切向射流的影响,入口周向10°～35°范围内,离散颗粒与壁面形成第一次冲击,最大壁面剪应力值出现持平趋势,超过90°以后,颗粒沿壁面滚动下滑,壁面剪应力逐渐趋于0。经过计算,方形、半圆形、圆形三种入口结构加入离散颗粒后湍动强度分别提高27.1%、8.8%、62.7%,壁面剪应力分别提高23.7%、13.5%、15.2%。     

Numerical simulation of mixing process of gas–liquid impinging jet in ballast water discharge pipe

When a gas–liquid turbulent jet with hydroxyl free radicals is jetted into a ballast water discharge pipe to kill the invasive microbes, there is a challenge for hydroxyl free radicals to contact a large number of microbes in ballast water. In this paper, the Eulerian–Eulerian two-equation model is employed to simulate the mixing process of gas–liquid being jetted into the ballast water crossflow. The results show that the upstream wall-surface vortices lead to counter-rotating scarf vortex pairs (CVSPs) at downstream in confined crossflow, which enhance the mixing process. However, it is hard for the gas in the downstream wall-surface jet to diffuse due to the fact that the CVSPs have no influence on the downstream wall-surface jet. Therefore, the higher the momentum ratio is, the lower the value of weighted coefficient of variation of gas volume fraction at outlet is, however, when the momentum ratio is constant, the weighted coefficient of variation first drops and then goes up with increasing diameter ratio.     

船舶压舱水的危害及压舱水处理技术的现状

船舶压舱水是外来有害生物入侵的重要载体,生物入侵造成的环境问题己成为危害海洋环境的四大威胁之一。文章综述了压舱水生物入侵的现状及危害,并介绍了压舱水处理技术的研究现状,对压舱水处理技术的前景进行展望。     

Novel Electrokinetic Microfluidic Detector for Evaluating Effectiveness of Microalgae Disinfection in Ship Ballast Water

Ship ballast water treatment methods face many technical challenges. The effectiveness of every treatment method usually is evaluated by using large scale equipment and a large volume of samples, which involves time-consuming, laborious, and complex operations. This paper reports the development of a novel, simple and fast platform of methodology in evaluating the efficiency and the best parameters for ballast water treatment systems, particularly in chemical disinfection. In this study, a microfluidic chip with six sample wells and a waste well was designed, where sample transportation was controlled by electrokinetic flow. The performance of this microfluidic platform was evaluated by detecting the disinfection of Dunaliella salina (D. salina) algae in ballast water treated by sodium hypochlorite (NaClO) solution. Light-induced chlorophyll fluorescence (LICF) intensity was used to determine the viability of microalgae cells in the system, which can be operated automatically with the dimension of the detector as small as 50 mm × 24 mm × 5 mm. The 40 µL volume of sample solution was used for each treatment condition test and the validity of detection can be accomplished within about five min. The results show that the viability of microalgae cells under different treatment conditions can be determined accurately and further optimal treatment conditions including concentrations of NaClO and treatment time can also be obtained. These results can provide accurate evaluation and optimal parameters for ballast water treatment methods.     

管道配重新材料的探讨

在水下长输管道的敷设施工过程中,由于浮力和水动力作用,仅依靠管道自身重力,不能保持管道沉降深度和稳定,需采取有效经济的稳管措施,才能将管道稳定的固定在管沟内。文章简要介绍了常用的几种稳管方式,并对比介绍了一种新型用于水下管道施工过程中稳管的袋式压重方法,论述了软袋式压重的结构形式、工程应用范围及应用实例,通过与其他管道稳管形式比较,得出结论:新型填充式压重软袋与传统的混凝土压重相比,优点在于由织物制作的袋体将减少刮伤管道涂层的几率,有利于延长管道使用寿命。     

Masking effect of photoactive compounds with various ballast molecules in novolak-naphthoquinonediazide positive photoresists

We investigated the masking effect, that is, the dissolution inhibition effect, of photoactive compounds (PAC) with various ballast moelcules in novolak-naphthoquinonediazide positive photoresists. Two types of ballast molecules were examined: hydroxybenzophenones (HBP) and several m-cresol novolak resins (MCN) of different molecular lengths. The number of naphthoquinonediazide sulfonic (NQDS) moieties in the resist film and the average esterification value of the PACs were the same for each type of ballast molecule. The smaller the size of the HBP ballast molecule, the larger the masking effect becomes. As the size of the ballast molecule becomes smaller, the number of PACs increases and the degree of dispersion of the NQDS moieties in the resist film increases. At the same time, the longer the MCN ballast molecule, the larger the masking effect becomes. The distance between the NQDS moieties in the MCN ballast molecule is greater than that in the HBP ballast molecule. The masking effect per NQDS moiety in the MCN ballast molecule is larger than that in the HBP ballast molecule. As a result, the distance between the NQDS moieties in the ballast molecule and the degree of dispersion of the NQDS moieties in the resist film control the masking effect, which depends on the probability of existence of NQDS moieties around the alkali-soluble hydroxyl groups of the novolak resin. The molecular length of the ballast molecule influences the degree of entanglement with the novolak resins and promotes the masking effect.     

敞开式循环冷却水系统中的微生物及其控制

敞开式循环冷却水系统在运行的过程中,会有各种微生物生长在换热器的金属表面以及冷却塔下面的水池中,冷却水系统成了一个微生物的捕集器和培养器。这些微生物的存在,特别是可引起故障的微生物的存在会影响拎却水系统的正常运行,引起金属腐蚀,管道堵塞等一系列故障。因此,很有必要控制冷却水系统中的微生物。本文对敞开式循环冷却水系统中的微生物及其控制方法作一综述。     

压载水旋流器结构因素对分离性能影响分析

随着全球贸易和船舶运输的发展,压载水对环境的影响越来越大。水力旋流分离设备是压载水净化的重要固液分离设备。本文使用计算流体力学,建立数学模型模拟压载水旋流分离过程,模型包括多相湍流雷诺应力模型RSM、处理气液界面的自由表面多相流动模型VOF、处理固体颗粒运动规律的离散相模型DPM。通过数值模拟计算柱段长度、底流口直径和溢流口直径这几个关键因素对旋流器内部流场和分离效率的影响,获得了各个因素对分离效率的影响规律：柱段长度变化对旋流器分离效率的影响不大;底流口直径对旋流器压力降的影响不明显,但对分流比的作用比较大;溢流管直径的增大有助于降低能耗和增大溢流口流量,但随着溢流管直径的增大,分级粒度变大。这些规律为高效旋流分离净化压载水奠定了基础。     

A New Treatment Strategy for Inactivating Algae in Ballast Water Based on Multi-Trial Injections of Chlorine

Ships’ ballast water can carry aquatic organisms into foreign ecosystems. In our previous studies, a concept using ion exchange membrane electrolysis to treat ballast water has been proven. In addition to other substantial approaches, a new strategy for inactivating algae is proposed based on the developed ballast water treatment system. In the new strategy, the means of multi-trial injection with small doses of electrolytic products is applied for inactivating algae. To demonstrate the performance of the new strategy, contrast experiments between new strategies and routine processes were conducted. Four algae species including Chlorella vulgaris, Platymonas subcordiformis, Prorocentrum micans and Karenia mikimotoi were chosen as samples. The different experimental parameters are studied including the injection times and doses of electrolytic products. Compared with the conventional one trial injection method, mortality rate time (MRT) and available chlorine concentration can be saved up to about 84% and 40%, respectively, under the application of the new strategy. The proposed new approach has great potential in practical ballast water treatment. Furthermore, the strategy is also helpful for deep insight of mechanism of algal tolerance.     

远洋船舶压载水藻类富集装置的流场仿真

远洋船舶压载水在异地的准确检测十分重要,其中藻类和有毒细菌等微生物活体含量是评价压载水检测的重要指标,为了实现对压载水中藻类等的快速检测,实际研制藻类富集装置,并以自行研制的实验装置为对象,利用Fluent对装置内流场进行仿真分析。分析结果表明：旋管转速对过滤效率具有重要影响,并得到了旋管环隙内流体压力和速度分布图,且...