小型艇进气系统性能数值预测及优化

论文摘要

船用燃气轮机进气系统包括进气蜗壳和进气滤清器,其结构和和气动性能是燃气轮机装船技术研究的一个重要方向。一方面进气滤清器必须有良好的气水分离性能,即要有高的除盐效率,另外根据进气蜗壳的形状有时还要求滤器有较高的防浪性能,另一方面进气蜗壳本身也要有一定的防浪性能,而且阻力要尽量的小。由于实验需要大量的人力、物力、财力和宝贵的时间,并且近年来数值模拟已经为工程上所接受,所以采用数值模拟和实验相结合的方法进行优化设计。本文主要对实际情况,进行了以下几个方面的工作：1.对原有两种惯性级气水分离器叶片分别采用不同的湍流模型进行数值模拟,并通过与实验进行对比,验证了不同叶片模型适合应用不同的湍流模型。2.以数值模拟方法(其中效率采用离散项计算)和实验研究相结合,借鉴传统惯性级叶片形式,设计了一种新型大疏水槽形式的具有更高分离效率和防浪能力的惯性级叶片。3.对蜗壳部分未加装防浪结构的进气系统原型整体进行数值模拟,分析了滤器位置对系统性能的影响。4.设计了多种防浪结构,通过数值模拟进行比较,并加以优化尽量减少阻力损失。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究意义
• 1.2 小型船用燃气轮机进气系统组成
• 1.2.1 进气蜗壳
• 1.2.2 进气滤清器
• 1.3 进气系统数值模拟方法
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 数值方法
• 2.1 引言
• 2.2 气相数值模拟
• 2.2.1 网格划分及离散化
• 2.2.2 湍流模型
• 2.2.3 SIMPLE算法
• 2.3 离散相模型
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 离散相运动方程
• 2.3.3 颗粒轨道模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 惯性级滤器性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 数值模拟
• 3.2.1 几何模型
• 3.2.2 网格划分及边界条件设定
• 3.2.3 数值模拟结果分析
• 3.3 实验研究
• 3.3.1 实验简述
• 3.3.2 实验原理
• 3.3.3 实验数据整理和分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 进气系统总体性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 原型数值模拟
• 4.2.1 几何模型
• 4.2.2 网格划分
• 4.2.3 边界条件
• 4.2.4 数值模拟结果与分析
• 4.3 进气系统改进设计
• 4.3.1 引言
• 4.3.2 防水结构设计及数值模拟
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢