可控式船用燃气轮机排气引射器的数值模拟

论文摘要

船舶燃气轮机排气引射装置是既简单又高效的冷却设备,因而得到了越来越广泛的应用。不同船舶由于用途与结构上的差异对排气引射装置有不同的要求,因而出现了不同结构形式的排气引射装置。本文利用数值模拟的方法对某型船用燃气轮机排气引射装置进行研究。为了提高引射效果,改变排气引射装置的结构,将单级引射变为两级引射。通过对改进模型的数值模拟,建立了控制机构的开启位置与引射性能的规律,完成了对引射流量和出口温度的控制。主要包括以下几个方面的工作：1、以某型船用燃气轮机排气引射装置为原型,建立符合物理边界的计算模型,并采用六面体网格对计算域进行网格划分,选用合理的湍流模型与离散方法,利用流体力学软件对计算模型进行数值模拟。2、利用气扇和多孔跳跃两种内部边界条件模拟了机舱进气滤清器的阻力特性,并进行比较,选择合适的边界条件。3、考察引射装置原模型的气体引射量、引射系数、速度场、压力场和温度场,确定改进型模型结构。4、通过对新模型的一系列数值模拟,总结控制机构的开启位置对引射性能的影响的变化规律,为将来的排气引射装置的控制方法提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究的背景
• 1.2 引射混合器的工作原理
• 1.3 排气引射装置发展现状
• 1.3.1 喷射器理论研究的发展现状
• 1.3.2 排气引射器结构的发展现状
• 1.3.3 排气引射器研究方法的现状
• 1.4 本文采用的研究方法
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 排气引射器的基础理论
• 2.1 引言
• 2.2 控制方程和湍流模型
• 2.2.1 控制方程
• 2.2.2 湍流模型
• 2.3 控制方程的离散
• 2.3.1 有限体积法
• 2.3.2 SIMPLE算法
• 2.4 网格生成
• 2.4.1 网格生成概述
• 2.4.2 结构化网格
• 2.4.3 非结构化网格
• 2.5 变截面管道中的气动特性
• 2.6 本章小结
• 第3章 排气引射器的数值模拟简化方法
• 3.1 引言
• 3.2 原模型介绍
• 3.2.1 原模型的结构
• 3.2.2 燃机主要工况点
• 3.3 边界条件的给定
• 3.4 排气引射器的网格划分
• 3.5 进气滤器的数值模拟方法和分析
• 3.5.1 进气滤器的特性
• 3.5.2 多孔跳跃模型和气扇模型的应用
• 3.5.3 多孔跳跃模型和气扇模型计算及分析
• 3.5.4 多孔跳跃模型的验证
• 3.6 本章小结
• 第4章 可控式排气引射器的数值模拟
• 4.1 引言
• 4.2 原模型的数值模拟结果及分析
• 4.3 原模型的性能优化和控制方法
• 4.3.1 性能优化方法
• 4.3.2 流量调节控制方法
• 4.4 可控式排气引射器的数值模拟
• 4.4.1 可控式排气引射器的结构
• 4.4.2 计算结果及处理
• 4.4.3 控制过程分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢