高压气底吹进气吹除主压载水舱过程分析
发布时间：2021-02-06 06:46
采用直接求解流动控制方程的CFD方法对高压气底吹进气吹除主压载水舱过程进行分析。获取吹除过程关键参数,着重分析通海孔面积、气源压力对吹除过程的影响,探索高压吹除过程一般性规律。底吹进气高压气出流方向与通海孔水流方向相反,高压气由通海孔泄漏较少;通海孔面积越大,气源压力越高,吹除用时越短;通海孔面积的增加可以有效减少吹除过程中的高压气消耗,对降低主压载水舱内的压升也有显著作用,通海孔面积增大2倍,3种工况下主压载水舱内的最大压升分别减小0.01 MPa,0.10 MPa和0.15 MPa;吹除过程中高压吹除管路出口气流速度可达1Ma以上,管路出口段的温降也明显大于管路入口段,应将不耐低温的阀门和仪表布置在管路入口段附近。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(15)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
底吹进气物理模型及网格Fig.1Physicalmodelandgridofbottomblowing
图2水舱中气体体积分数随时间变化曲线Fig.2Airvolumefractionofmainballasttankwithtime图3吹除过程气液相体积分布，A=0.0255m2，P=18MPaFig.3Air-liquidvolumedistributionintheblowingprocess,A=0.0255m2,P=18MPa2.2气瓶内的压力变化图4为瓶内气体压力随时间的变化曲线。当气源压力相同时，瓶内气体压力变化曲线基本重合，与通海孔面积关系不大。图5为吹除50%压载水和吹除99.5%压载水的高压气耗气质量。可以看出：高压气耗气量随气源压力的增加而增加；通海孔面积增加，高压气耗气量略有下降，通海孔面积增大2倍，吹除舱内99.5%压载水高压气消耗量工况4减小1.35kg；工况5减小2.74kg；工况6减小6.48kg。通海孔面积增加有效减小了吹除过程中高压气的消耗，且气源压力越大，减小效果越明显。2.3通海孔质量流量表2为通海孔质量流量特性参数。随气源压力增加，流经通海孔的海水最大质量流量（mmax）和时均质量流量（mavg）均增加。对比工况1和工况4，工况2和工况5，工况3和工况6发现，同一气源压力下，通海孔面积增加2倍，流经通海孔的质量流量仅稍有增加，流量特性与通海孔面积并不是简单的线性关系。而且单孔的流通能力随通海孔总面积的增加而大幅度减校2.4主压载水舱中的平均压力吹除过程中，主压载水舱内的压力空间分布比较均匀，气相的压力略高于液相，图6为主压载水舱中平均压力随时间的变化曲线。在高压气由吹除管路刚进入主压载水舱时，水舱内的压力急剧上升，气源初始压力越大，压力的上升越明显。而通海孔面积的增加可以有效减小主压载水舱内的压升，吹除过程中水舱内的最大
┚?兴??小，通海孔面积增大2倍，工况4、工况5、工况6主表2通海孔质量流量特性参数Tab.2Massflowcharacteristicparametersofseaopening工况1工况2工况3工况4工况5工况6mmax/kg·s-1（2孔或4孔之和）106.79195.87261.46105.17230.76322.47mavg/kg·s-1（吹除99.5%压载水）48.95143.78208.5154.77154.53241.91mavg/kg·s-1（吹除50%压载水）81.19171.14241.7882.65182.98273.61mmax/kg·s-1（单孔）53.4097.94130.7426.3157.7080.63图4气瓶内压力随时间的变化Fig.4Changesofpressureinairbottlewithtime图5吹除50%和99.5%压载水的高压气消耗Fig.5Highpressureairconsumptionforblowing50%and99.5%ballastwater·62·舰船科学技术第42卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]潜艇高压气吹除系统流量模型的构建与实验分析[J]. 刘辉,李其修,吴向君,李志辉. 舰船科学技术. 2015(10)
[2]潜艇高压气吹除主压载水舱过程的数值模拟[J]. 张建华,胡坤,刘常波. 船舶力学. 2015(04)
[3]考虑重力影响的高压气体吹除改进数理模型和试验对比分析[J]. 王晓峰,王先洲,张志国,冯大奎. 中国舰船研究. 2014(06)
[4]基于Fluent的潜艇高压气排水速率深度影响研究[J]. 张建华,杨伟,徐亦凡,何斌. 舰船科学技术. 2013(11)
[5]潜艇高压气吹除主压载水舱系统实验研究[J]. 刘辉,浦金云,李其修,吴向君. 哈尔滨工程大学学报. 2013(01)
[6]基于CFD的潜艇高压气吹除主压载水舱系统模拟[J]. 李其修,刘辉,吴向君. 舰船科学技术. 2012(09)
[7]潜艇应急燃气吹除过程的数值仿真及实验验证[J]. 杨晟,余建祖,程栋,巩少峰. 北京航空航天大学学报. 2010(02)
[8]潜艇应急燃气吹除过程的理论分析及实验验证[J]. 杨晟,余建祖,程栋,巩少峰. 北京航空航天大学学报. 2009(04)
硕士论文
[1]基于CFD的液舱高压吹除数值研究[D]. 吴俊松.华中科技大学 2013
本文编号：3020333
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(15)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
底吹进气物理模型及网格Fig.1Physicalmodelandgridofbottomblowing
图2水舱中气体体积分数随时间变化曲线Fig.2Airvolumefractionofmainballasttankwithtime图3吹除过程气液相体积分布，A=0.0255m2，P=18MPaFig.3Air-liquidvolumedistributionintheblowingprocess,A=0.0255m2,P=18MPa2.2气瓶内的压力变化图4为瓶内气体压力随时间的变化曲线。当气源压力相同时，瓶内气体压力变化曲线基本重合，与通海孔面积关系不大。图5为吹除50%压载水和吹除99.5%压载水的高压气耗气质量。可以看出：高压气耗气量随气源压力的增加而增加；通海孔面积增加，高压气耗气量略有下降，通海孔面积增大2倍，吹除舱内99.5%压载水高压气消耗量工况4减小1.35kg；工况5减小2.74kg；工况6减小6.48kg。通海孔面积增加有效减小了吹除过程中高压气的消耗，且气源压力越大，减小效果越明显。2.3通海孔质量流量表2为通海孔质量流量特性参数。随气源压力增加，流经通海孔的海水最大质量流量（mmax）和时均质量流量（mavg）均增加。对比工况1和工况4，工况2和工况5，工况3和工况6发现，同一气源压力下，通海孔面积增加2倍，流经通海孔的质量流量仅稍有增加，流量特性与通海孔面积并不是简单的线性关系。而且单孔的流通能力随通海孔总面积的增加而大幅度减校2.4主压载水舱中的平均压力吹除过程中，主压载水舱内的压力空间分布比较均匀，气相的压力略高于液相，图6为主压载水舱中平均压力随时间的变化曲线。在高压气由吹除管路刚进入主压载水舱时，水舱内的压力急剧上升，气源初始压力越大，压力的上升越明显。而通海孔面积的增加可以有效减小主压载水舱内的压升，吹除过程中水舱内的最大
┚?兴??小，通海孔面积增大2倍，工况4、工况5、工况6主表2通海孔质量流量特性参数Tab.2Massflowcharacteristicparametersofseaopening工况1工况2工况3工况4工况5工况6mmax/kg·s-1（2孔或4孔之和）106.79195.87261.46105.17230.76322.47mavg/kg·s-1（吹除99.5%压载水）48.95143.78208.5154.77154.53241.91mavg/kg·s-1（吹除50%压载水）81.19171.14241.7882.65182.98273.61mmax/kg·s-1（单孔）53.4097.94130.7426.3157.7080.63图4气瓶内压力随时间的变化Fig.4Changesofpressureinairbottlewithtime图5吹除50%和99.5%压载水的高压气消耗Fig.5Highpressureairconsumptionforblowing50%and99.5%ballastwater·62·舰船科学技术第42卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]潜艇高压气吹除系统流量模型的构建与实验分析[J]. 刘辉,李其修,吴向君,李志辉. 舰船科学技术. 2015(10)
[2]潜艇高压气吹除主压载水舱过程的数值模拟[J]. 张建华,胡坤,刘常波. 船舶力学. 2015(04)
[3]考虑重力影响的高压气体吹除改进数理模型和试验对比分析[J]. 王晓峰,王先洲,张志国,冯大奎. 中国舰船研究. 2014(06)
[4]基于Fluent的潜艇高压气排水速率深度影响研究[J]. 张建华,杨伟,徐亦凡,何斌. 舰船科学技术. 2013(11)
[5]潜艇高压气吹除主压载水舱系统实验研究[J]. 刘辉,浦金云,李其修,吴向君. 哈尔滨工程大学学报. 2013(01)
[6]基于CFD的潜艇高压气吹除主压载水舱系统模拟[J]. 李其修,刘辉,吴向君. 舰船科学技术. 2012(09)
[7]潜艇应急燃气吹除过程的数值仿真及实验验证[J]. 杨晟,余建祖,程栋,巩少峰. 北京航空航天大学学报. 2010(02)
[8]潜艇应急燃气吹除过程的理论分析及实验验证[J]. 杨晟,余建祖,程栋,巩少峰. 北京航空航天大学学报. 2009(04)
硕士论文
[1]基于CFD的液舱高压吹除数值研究[D]. 吴俊松.华中科技大学 2013
本文编号：3020333
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3020333.html
