振动工况下船舶管道中冰晶流动特性

极地船舶航行中,针对船舶海水冷却系统管内冰堵问题,本文基于CFD数值模拟方法,采用欧拉-欧拉双流体模型研究振动对水平直管中海水-冰晶两相流流动特性的影响,分析不同振幅、振动频率工况下水平直管内冰晶颗粒体积分布及流动压降的变化.通过实验与仿真分析,在振动频率为20 Hz条件下,直管进出口压降随振幅从0增大到1.2 mm,...     

耦合海水淡化的船舶柴油机排气净化装置设计

为综合高效实现船舶柴油机烟气废热回收海水淡化以提升尾气净化率,本文以KincaidB&W6L90GE型船舶柴油机为研究对象,提出一种耦合海水淡化的船舶柴油机废气高效净化技术,介绍了耦合海水淡化的船舶柴油机排气净化技术原理,理论设计计算耦合海水淡化的船舶柴油机废气净化系统的蒸发段和冷凝段,得到烟气余热回收制淡系统蒸发段和冷凝段的换热系数分别为42.29W/(m²·℃)和1067.42W/(m²·℃)、换热面积分别为517.31m²和38.26m²,该系统整体尺寸为Φ6m,总高度为6.452m,并进一步得到船舶烟气净化系统整体尺寸为Φ4.0m,总高度为9.66m,完成了系统的整体尺寸设计计算和结构布置。     

海水冷却系统换热网络的夹点求解

针对目前国内海水直流冷却系统热能损失严重,存在海水冷却温排水和氯制杀生剂等环境影响问题,以某一采用海水冷却系统的合成氨生产装置为例,用夹点设计法对氨循环过程的换热网络进行用能诊断和优化.采用简洁、方便的电子表格建模法求解换热网络夹点,假定最小夹点温差为12℃,计算得出夹点位于子网络SN9与SN10之间,夹点在平均温度116℃处,换热网络所需的最小加热公用工程为19.91 MW、最小冷却公用工程为22.66 MW,与大型模拟软件的计算结果相近,验证了方法的可行性,并以此为依据,对该系统过程用能及工艺提出优化建议.     

管内冰浆在振动工况下的流动及传热特性

针对船舶在北极航道航行时管道内流体流动受到船舶机械振动的影响,本文采用计算流体力学(CFD)中的欧拉-欧拉模型、壁面函数模型,并通过UFD加载相间传质模型对水平管道中的冰晶进行数值模拟。研究振幅、频率、入口含冰率和速度对冰晶流动和传热特性的影响。结果显示:在振动工况下在流速改变时其压降增长趋势为二次函数增长趋势。振动频率及振幅增强管内扰动促进温度及相间传质率的升高。振动和振动频率的提高使最大体积的冰晶颗粒浓度减少,并且在40 Hz与50 Hz时出现冰晶在两侧聚集趋势。     

Al-水纳米流体冲击射流流动换热特性研究

实验以Al-水纳米流体为工质对冲击射流冷却系统的综合性能进行了研究,主要研究了纳米流体与水在不同流速、不同射流条件下冲击射流的换热效率并分析了对于分散剂对射流工质影响。结果表明:对于添加了纳米流体的冲击射流冷却系统,射流换热效率得到显著提高,但对于系统的压降并没有很大的改变。对比不同的射流条件:存在一个特定的射流高度,使换热系数达到最大值;换热面的形式对冲击射流有着明显影响,内弧面换热面可以有效提高冲击射流的换热系数。     

提高ORV海水管线运行稳定性的方法

开架式海水汽化器(ORV)的作用是将液态天然气气化成气态天然气,是液化天然气(LNG)接收站最重要的设备之一,其换热所需的海水由海水泵加压后经过海水管线输送至ORV。针对LNG接收站ORV海水管线运行中常出现的ORV海水管线裂纹漏水、海水分布器脱落及分配蝶阀受损现象,结合水锤相关理论进行成因分析,提出了降低ORV海水流量控制阀前后压差、降低局部海水流速、消除ORV海水管线水锤的方法,达到提高ORV海水管线运行稳定性的目的。     

不锈钢在海水中腐蚀特性研究进展

不锈钢因具有优良的抗氧化、耐腐蚀等特性被广泛地应用于工业生产中。但是,不锈钢材料在海洋环境中容易受到海水的影响而降低其耐腐蚀特性。分析了不锈钢在海水中的腐蚀机理,并从溶解氧浓度、海水pH、海水流速、微生物等角度讨论了影响不锈钢在海水中腐蚀的因素,探讨了当前不锈钢防腐技术的研究情况。     

喷咀形状对小型船用海水淡化器的海水淡化影响

研究了喷咀形状对小型船用海水淡化器的海水淡化影响。实验表明,多孔喷咀的淡化效率高,淡化比大,喷咀出口海水流速对淡化比的影响不大。     

海底半裸露原油管道泄漏数值模拟研究

海底输油管道如果因失效而发生泄漏事故, 则不仅影响原油的正常输送, 而且泄漏的原油危害海洋 环境。针对半裸露海底管道的泄漏事故, 在海水流速、 泄漏方向不同的条件下, 利用流体分析软件F LUENT进行了 二维数值模拟。模拟结果表明, 海水流速和泄漏方向直接影响海底原油的扩散过程, 泄漏方向与海水的逆流方向成 4 5 ° 时, 泄漏的原油扩散很剧烈; 海水流速越大, 原油溢出海面所需时间越长; 泄漏方向对原油扩散的影响随海水流速 的增大而加强。模拟结果可为应对海底原油泄漏提供理论依据。     

海底冷泉渗漏气泡-海水两相介质均匀化方法和实验研究

针对海底冷泉天然气渗漏流量声波测量需要介质声阻抗均匀的要求,提出了气泡四元破碎方法,设计了一种气泡-海水两相介质均匀化装置.气泡-海水两相介质均匀化装置的功能包括两个部分：气泡破碎和气泡空间分布均匀化,其作用先将大气泡破碎成小气泡,然后再对小气泡的空间分布均匀化.实验结果表明：气泡-海水两相介质均匀化装置能够将直径大于15 mm的气泡破碎为当量直径为4～5 mm且空间分布均匀;另外气泡的流速基本在0.3～0.4 m/s内;达到天然气渗漏流量声波测量的要求.     

基于海水脱硫原理的船舶烟气净化系统

通过对传统烟气脱硫技术的比较分析,突出海水脱硫技术在船舶上应用的优势,并结合船舶自身的特点,对现有的海水脱硫工艺流程进行改进,开发出适合远洋船舶特点的海水脱硫净化装备系统。     

船舶海水冷却管网分区供水研究

船舶海水冷却管网不仅需要准确分配管网流量,而且更需要节能。针对某船舶海水冷却管网系统,进行了分区供水研究。在流量分区的基础上,综合考虑压力、结构等因素优化了船舶海水冷却管网分区供水方案。通过理论分析和实验研究,在满足变工况运行时海水用户所需额定流量的前提下,优化分区方案相比经验分区方案具有更低的能耗。该研究对于船舶海水冷却管网分区供水设计具有理论指导意义。     

海底管道溢油扩散数值模拟研究

海底输油管道受到海水冲击和腐蚀等影响易产生不同程度的损伤,造成油品泄漏。为了研究溢出原油在海水中的运动扩散规律,建立了海底管道溢油扩散的两相流模型,通过计算流体动力学方法计算了溢油在海水中的运动轨迹、扩散范围以及抵达海面的时间等,分析了溢油速度、海水流速、原油密度对溢油扩散范围和时间的影响,确定了不同密度原油到达海面时的最大水平迁移距离和时间,获得了无量纲预测公式。模拟所得结论可为海上溢油事故的应急响应措施提供有效的指导。     

油水两相绝热和冷却流型与换热特性研究

通过自制热电偶、自制双平行电导探针、Labview编程系统和IMP温度采集系统等测量手段获取油水两相流内部的相分布特征,分析流型种类和流动参数与换热系数的相互影响。结果表明,管外冷却换热会影响流型分布,管外冷却换热过程中水包油、混合界面分层流以及油包水这三种流型所占的范围变小,但分层流、油包水&水包油以及水包油&水流型在流型图上所占范围变大,相邻流型之间的转化分界线偏上,向更大油速和水速趋势发展,并且换热系数与流型和流速密切相关,低流速下主要受流速的影响,而高流速下主要受流型的影响。     

圆柱形壳管式相变蓄热单元的释热特性

为了推广太阳能季节相变蓄热热泵供暖系统在寒冷地区的应用,提出了适合该系统的圆柱形壳管式相变材料(Phase Change Material,PCM)贮热单元的结构形式;基于焓法建立了贮热单元的数学模型,并通过数值模拟研究了以CaCl2.6H2O为相变材料的相变蓄热单元的的释热特性及其随换热流体温度和流速的变化规律.研究结果表明:PCM在显热释热阶段温度变化快且释热持续时间短,而在相变潜热释热阶段,PCM温度变化慢且持续时间长;换热流体入口温度越高,释热速度慢且释热量越小.换热流体的流速越大则释热速度越快,流速越小则释热速度越慢.换热流体入口温度与流速是影响圆柱形壳管式相变贮热单元释热特性的重要因素.     

深海管道稳态流动非均匀温度场研究

为了研究深海管道稳态流动非均匀温度场,利用GAMBIT软件建立了单层管道几何模型并划分网格,利用FLUENT软件对管道在稳态流动时的非均匀温度场进行了数值模拟,对网格独立性进行了分析,确定了合理的网格划分方式,得到了管道沿程温度曲线。通过对比数值模拟与理论公式计算得到的原油温度结果,对FLUENT模型进行了验证,最后进行了管道温度场参数化分析。研究结果表明,稳态流动时管道沿程温度逐渐减小,温度梯度也逐渐减小,原油入口温度、入口流速、保温层厚度及保温层外壁与海水的换热系数均影响管道温度场的分布。研究为管道的非均匀温度效应研究提供参考。     

基于风噪声模型海水动态仿真

分析了海水仿真在虚拟现实技术中的地位,针对现有海水仿真技术的不足将风噪声模型应用于虚拟现实海水仿真技术中,提出了1fβ噪声的海水运动模型,可以用改变参数的方式来选择影响海水动态性能的重要因素风强,能表现出海水在风中运动的基本特性。     

海水绕流作用下表层套管偏移量预测方法研究

自升式钻井平台探井作业表层套管下入过程中,套管在海水绕流作用下会发生挠曲,因此需要移动悬臂梁和井架来使套管重入井眼.为克服悬臂梁和井架移动作业的盲目性,研究建立了表层套管偏移量预测模型.算例分析表明,套管偏移量会随海水流速、套管入水深度、顶驱到海面距离的增大而增大,且海水流速的影响最大;忽略套管重力作用将导致套管底部偏...     

冰浆水平直管非均匀输运特性研究

通过建立CFD-PBM耦合模型,研究含冰率与流速对水平直管内冰浆的冰晶体积分数与粒径的分布规律,着重分析了冰浆管内非均匀流动过程的输运特性。研究结果表明:含冰率对冰晶体积分数及粒径演化有显著影响,含冰率越高,冰晶体积分数越大,冰晶平均粒径越大;而流速对冰晶体积分数分布的影响主要在于近壁面区,流速增大主流区的冰晶体积分数几乎不变,而近壁面处冰晶体积分数则有所下降;随着流速的增加,冰晶粒径增大,但增加的速率逐渐下降。     

水平管道过冷沸腾换热的非稳态数值计算

为研究循环式冷却系中涉及的过冷沸腾流动传热特性,基于VOF多相流模型和Lee相变模型对一水平管道中的过冷流动沸腾过程进行非稳态数值计算。考虑到沸腾起始点的影响,在Lee模型的基础上引入Bergles提出的沸腾起始点关联式以对其进行修正。从热边界层发展和沸腾阶段的发展两方面分析水平管道过冷沸腾换热过程中的流动换热特性及其波动规律,总结了不同热流密度工况下相关参数的分布关系以及对流换热系数沿流动方向的分布规律。结果表明：热边界层的发展和沸腾不断加剧使得流场的不稳定性增加,加热区域后部对流换热系数的波动幅值是入口附近的2倍;热流密度的增加使得流动和换热参数沿流动方向的变化速度加快,热流密度为250 kW/m²工况下,热边界层发展所影响区域约为150 kW/m²工况下的60%;热边界层的发展使得加热段前部的对流换热系数呈现前高后低的特点。当受热区域热流密度较大时,换热设备可以通过减小换热通道长度的方式,在提升换热效率同时减小沸腾带来的换热系数波动的影响。