油船水下破舱原油泄漏模型试验设计

本试验模型以油船水下破舱油品泄漏过程机理研究为目标.运用流体力学相似准则进行试验模型舱尺寸的确立及实验油品的选择,并在统计以往油船水下破舱原油泄漏事故的基础上进行破孔尺寸和破孔位置的设计.本试验采用液位传感器、压力传感器和高清摄像机组成的测试系统,进行液位和压力实时监测和记录,获得研究模型舱中油品与水运动行为的必要数据.通过对试验数据的初步分析,验证了油船水下破舱油品泄漏模型试验符合基本物理规律,说明试验模型可以实现研究目的.     

油船装货过程液舱油品蒸发的数值研究

虽然近年来部分油船安装了VOCs回收系统使得油船在装货过程中VOCs排放量减少,但是油船仍是VOCs排放的主要来源。VOCs排放到空气中不但使优质油品浪费,而且还时刻威胁着装载过程的安全,因此控制VOCs排放是解决问题的关键。本文针对油船装货过程中液舱内油品的层流形态,基于扩散传质模型与扰动能理论提出一种蒸发模型,通过对Fluent的二次开发将该模型与VOF(Volume of Fluid)多相流模型及输运模型结合,研究油船装货过程中装货速度产生的扰动能对液货舱油品的蒸发影响。结果表明:数值模拟结果与模型试验一致性良好,验证了蒸发模型的准确性;同一装载率下,装货速率越大,产生的扰动能越大,蒸发速率越大;液货舱油品蒸发大致可分为0-5%、5%-20%及20%-95%三个阶段。此次研究可以为油船装货过程控制液货装载速度减少油品蒸发提供理论依据。     

全断面隧道掘进机滚刀破岩尺寸效应离散元分析

为了给室内模型试验或数值模拟试验提供直接的指导及实际工程间接的参考,将基于微观胶结试验得到的合理的岩石微观力学模型植入离散元软件,模拟了不同试样尺寸滚刀破岩过程并分析了各因素对滚刀破岩过程的影响.结果表明,不同试样尺寸滚刀破岩过程按破岩阻力和侵入深度的关系均可以分为3个阶段,即加载阶段、卸载阶段和残余跃进阶段;室内模型试验中,滚刀刃宽与岩石试样宽度的比值(相对比值)存在一个临界值,当试验中选取的相对比值小于该临界值时,可以减小试验过程中的边界效应.     

低温感包覆药破孔过程理论计算

针对包覆药能够降低混合装药温度系数的现象,对其低温感装药原理进行了理论计算。通过分析包覆药单个内孔破孔过程,计算出不同温度下的破孔压力和破孔时间;在此基础上研究了大量包覆药的破孔过程,得到破孔增加燃面的规律并进行了模拟计算。研究结果表明,混合装药在不同温度下燃烧时,其包覆药燃面的变化可弥补燃速变化引起的燃气产生量的改变,从而实现降低装药温度系数的目的。     

运动船舶燃油加注过程中油品透气试验研究

油品蒸发会导致油品质量下降,透气造成环境污染并且危害工作人员身体健康。本文主要以运动船舶为研究对象,以30万t油船的燃油舱为原型,采用1/40缩尺模型舱和六自由度晃荡平台,分析加注作业过程中含有轻质成分的油品透气现象。在一定运动强度的前提下,研究不同的加注速率对油品蒸发速率、蒸发量的影响。结果表明,在运动强度一定时,油品加注速率越快,所需作业时间越少,单位体积扰动能越大,试验油品蒸发速率越快,油品蒸发量减少;对比静止加注作业,运动船舶加注过程油品蒸发速率越快,蒸发量越大。本文研究船舶燃油加注作业的优化,为船舶加注作业油气回收方面研究提供依据。     

基于STAR-CCM+的船舶破舱进水模拟

船舶海难事故严重影响人员和船舶安全,所以研究船舶稳性具有现实意义和实用价值.在选定了船舶的破损位置、破口形状及尺寸、舱室位置及大小等因素下,研究受损船舶的流体运动特性和在每一时间步长下的进水情况,利用破舱位置、进水量等信息预测船舶的物理行为,对破舱船舶进行时域模拟研究.首先利用STAR-CCM+对一艘标准箱型驳船模型破舱进行模拟研究,验证研究方法准确可行;再利用该方法对一艘渔政船进行破舱进水时域模拟研究.利用这种研究方法可对船舶稳性进行计算与评估,研究结果可为有效减损及扶正提供参考,并为船舶破舱设计提供重要依据.     

破舱进水对船舶横摇运动的影响

为研究船舱破损进水对船舶横摇运动的影响,建立了破舱进水船舶在规则横浪中的横摇运动微分方程,将进舱水晃荡产生的动力矩作为作用于船舶的外力矩.利用FLOW-3D对进舱水产生的动力矩进行仿真模拟计算,利用Matlab编程对破舱进水的横摇运动方程求解,计算分析破舱进水晃荡对船舶横摇运动的影响.以一艘拖轮为例,用时域法对不同波浪频率下的横摇运动响应进行计算,对比分析了规则横浪中的完整和破舱状态船舶的横摇运动响应特性.结果表明,在船舶大幅运动时,进舱水液面会成波浪状,产生翻卷和破碎,引起较大的合外力矩,使横摇运动幅值增大,危及船舶安全.     

限制空间装货过程中透气变化的晃荡效应

油船装货过程中存在油气蒸发,蒸发出的油气会带来多种危害。装货时产生的晃荡是影响油品蒸发的因素之一。研究油船装货过程中舱内货油的晃荡及气液界面处的扰动对油气蒸发排放的影响,建立几何尺寸比例约为1/40的油船单个油舱模型,进行两组4种不同装货速度下的装货试验。结合对流扩散模型,综合考虑扩散效应、对流效应及透气孔处的透气效应,研究在整个装货过程中油舱透气孔处排出油气体积分数的变化原因及规律。结果表明,在类似油舱这样的限制性空间的完整装油过程中(0~95%),油气的产生与排出规律随着装载率的不同而变化,大致分为0~5%、5%~50%、50%~70%、70%~95%四个阶段。     

LNG独立C型液舱晃荡特性试验研究

与LNG运输船不同,LNG加注船的液舱会经常处于部分装载状态,故液舱晃荡问题必须予以考虑.由于目前LNG加注船主要采用独立C型液舱,针对该种形式液舱,使用模型试验,系统研究了不同载液高度、激励频率及激励幅值影响下的晃荡情况.讨论分析了其晃荡时自由液面的波形特征,对中间液深工况下,自由液面在舱顶的影响下出现的波形进行分类.通过对晃荡荷载的统计分析,发现产生最大荷载的激励频率与理论固有频率有所偏差,且该偏差会随着液位的升高而降低.此外,在荷载空间分布方面,载液高度为0.6 D_i(D_i为模型液舱直径)时,自由液面在封头处破碎严重,会对液舱封头上部产生较大冲击;而在0.8 D_i载液高度时,应充分考虑0.8f_n(f_n为理论固有频率)至1.2f_n激励区间内的顶部冲击荷载.     

船舶破舱进水及其影响因素

为了在船舶因发生碰撞、触礁、搁浅等海上事故导致破舱进水问题对事故船舶的抗沉性快速地作出适当评价依据流体力学基本原理建立了船舶破舱瞬时进水速度及进水量的数学模型，分析了破损参数及装载条件对破舱进水参数的影响．通过编程对船舶在不同破损及装载条件进行了实际计算，得出了相应的破舱进水参数。从而为船舶驾驶人员作出正确施救对策提供可靠依据，对保证船舶安全具有重要意义．     

基于CFD的渔船破舱进水时域模拟及破舱稳性和压强分布研究

沿海渔船的船型瘦小,对于动稳性的变化较为敏感,船体破损后失稳会产生严重的危害,因而近海作业的沿海渔船破舱稳性研究有比较实际的应用价值.运用CFD软件STAR-CCM+,对一艘28.8 m长、作业区域为渤海的养殖看护船,进行横浪条件下瞬时非对称进水过程的时域模拟,得到该船破舱进水过程中船舶的六自由度变化以及压力分布.对比...     

船舶破舱进水速度与时间的计算

在恶劣的航海条件下，船舶的碰撞，搁浅，触礁等恶性事故的发生都将导致船舶的破舱进水，船舶破舱进水后进水量的大小及所需的时间是驾驶员一直关注的问题，为此建立了船舶破舱暖时进水速度的计算模型，通过编程对船舶不同的破口大小及其位置进行实船计算，求出了船舶下沉，纵倾达到新的平衡水浅甚至沉没所需的时间，为驾驶员迅速判断船舶的破舱安全性，并做出正确求船决策提供理论依据。     

考虑空化效应的水下爆炸舰船结构响应研究

建立某舰船典型舱段结构模型,采用声固耦合法分析舰船结构在水下爆炸作用下的动力响应特性,分析了二次加载及空化区域随时间的变化情况.当考虑空化效应时,分别给出药包在不同深度和不同舷侧角度爆炸情况下,舱段结构典型位置的加速度和速度响应量的时间历程曲线,总结了舱段典型位置各响应量峰值的变化规律.结果表明:空化区域溃灭产生的二次加载作用会对结构响应产生较大影响,在二次加载作用下结构振动更剧烈,载荷作用时间更长;相比于舱段底部,随着爆深的增加,甲板和舷侧的响应受二次加载的影响较小;当爆点沿舷侧不同角度分布时,对于舱底和甲板结构,型深方向的响应峰值均为最大.     

异形孔腔结构对液体孔型密封泄漏特性及转子耗功的影响

为降低透平机械中动静间隙泄漏量,提高机组运行效率与转子系统稳定性,以孔型密封为基本模型,提出了一种球凹孔腔、两种周向倾斜孔腔(倾斜角为±30°)和两种轴向倾斜孔腔(倾斜角为±20°)的密封结构。采用基于三维定常RANS方程的数值计算方法,研究了异形孔腔对液体孔型密封泄漏特性和转子耗功的影响,计算分析了不同转速(0～6 000 r/min)下,典型孔型密封和5种异形孔密封结构的泄漏量、孔腔流场、湍动能耗散率分布和转子面拖拽力矩。结果表明:球凹孔腔在转速0～4 000 r/min的范围内能显著降低密封泄漏量;周向倾斜孔腔能显著降低间隙内周向旋流,倾斜角为30°的周向斜孔密封具有更低的泄漏量;轴向倾斜孔腔能略微降低转子耗功,倾斜角为20°的轴向倾斜孔腔能降低泄漏量,而倾斜角为-20°的轴向倾斜孔腔导致泄漏量增加。     

基于CFD的油品泄漏扩散过程的数值模拟

构建油品泄漏扩散过程的三维计算流体力学（CFD）模型,研究地面粗糙度、泄漏口直径、泄漏速度和油品物性等因素对液池面积的影响;并根据液池扩展理论结合模拟结果拟合得到计算液池面积的经验关联式,可用来预估不同泄漏情况下液池的面积。结果表明液池面积随时间呈线性增加,随地面粗糙高度增大而减小,随泄漏速度、泄漏口直径增大而增大;地面粗糙常数、油品的密度和黏度对液池面积的影响较小。该研究结果可望为确定泄漏事故的影响范围及采取相应的防护措施提供理论基础和技术指导。     

含油污水破乳剂的合成及应用

对含环烷酸及酚、硫等物质的减压蒸馏塔顶含油污水乳状液进行破乳实验,认为乳化的主要原因是由于油-水界面双电层的存在造成电性相斥所致,可以用阳离子表面活性剂进行破乳,从而提高油品收率,减少环境污染。以伯胺、仲胺、环氧氯丙烷为原料,合成了HSG系列破乳剂,考察了破乳剂结构、破乳温度、破乳剂投量等对破乳效果的影响,并对破乳机理加以探讨。     

高压水射流破岩钻孔过程的理论研究

对高压水射流破岩钻孔的试验结果、岩石内孔隙流体的运动规律以及水射流破岩过程中的能量分布变化趋势进行了分析 ,对高压水射流破岩钻孔过程进行了系统的研究。研究结果表明 ,高压水射流破岩钻孔过程分为两个阶段 ,初期以应力波作用为主 ,形成岩石损伤破坏的主体 ;后期以射流准静态压力作用为主 ,主要是使岩石孔眼直径扩大。水射流破岩钻孔过程中射流和岩石的相互作用以界面耦合为主 ,水射流的冲击载荷在岩石内产生的应力波和射流准静态压力共同作用使岩石破碎 ,其中应力波的作用占主导地位。     

航空发动机核心舱燃油泄漏流动

针对大型客机持续不平衡振动叠加装配应力会引发燃油管路泄漏问题,以某一典型发动机机型为研究对象,探讨发动机核心舱空间结构及燃油管路分布,由核心舱燃油泄漏的事故引入,分析核心舱内燃油管路的泄漏形式和泄漏量;基于模型进行油气泄漏的冷态计算,研究裂纹泄漏形式下,泄漏位置对冷态流场的影响;针对裂纹、安装两种泄漏形式,仿真计算油气...     

高压水射流破岩钻孔过程的理论研究

对高压水射流破岩钻孔的试验结果、岩石内孔隙流体的运动规律以及水射流破岩过程中的能量分布变化趋势进行了分析，对高压水射流破岩钻孔过程进行了系统的研究。研究结果表明，高压水射流破岩钻孔过程分为两个阶段，初期以应力波作用为主，形成岩石损伤破坏的主体；后期以射流准静态压力作用为主，主要是使岩石孔眼直径扩大。水射流破岩钻孔过程中射流和岩石的相互作用以界面耦合为主，水射流的冲击载荷在岩石内产生的应力波和射流准静态压力共同作用使岩石破碎，其中应力波的作用占主导地位。     

全断面隧道掘进机破岩机理离散元分析

将基于微观胶结试验得到的岩石微观力学模型植入离散元软件,模拟滚刀破岩过程并重点分析滚刀破岩各阶段的宏微观机理.结果表明:滚刀破岩过程按破岩阻力和侵入深度的关系可以分为3个阶段,即加载阶段、卸载阶段和残余跃进阶段;破岩过程中的胶结破坏主要分为拉破坏和剪扭破坏2种类型,其中,中裂纹主要由拉剪扭复合破坏引起,斜裂纹主要由拉破坏引起,证实了张拉破坏理论.加载阶段是滚刀破岩的必经阶段,卸载阶段是滚刀破岩的关键阶段,有效利用卸载阶段破碎特性可以提高破岩效率.