船用SCR系统的设计与数值优化

针对某型船用柴油机满足IMO Tier III标准的要求,设计了两型16种SCR反应器,采用数值模拟的方法研究了结构参数对反应器内气体流动的影响。结果表明在30°~45°区间较小的过渡角及较长的过渡段有利于气流的均匀分布;长径比在0.3~3之间变化时,随长径比增加,入口截面的均匀性指数先减小后增加,而中间截面则持续增加后趋于平缓。选取过渡角30°,长径比2.43的圆型SCR反应器研究了喷射参数对于尿素溶液喷射效果的影响,结果表明喷孔与轴线的角度在30°~60°时液滴平均行程随角度的减小而增加,有利于溶液的蒸发,同时喷射点应尽量远离壁面。     

催化剂对船用柴油机SCR脱硝反应效率影响的数值研究

文章运用商用软件Star CCM+对某船用柴油机不同工况下尾气脱硝反应进行了数值模拟,并研究了催化剂厚度、层数对SCR脱硝反应效率的影响。将各工况下NO转化效率的计算值和试验值进行对比,验证了方法的有效性;进而研究了催化剂厚度和层数对NO转化效率的影响。结果表明,NO转化效率随催化剂厚度的增大而增大,但过大的催化剂厚度会对反应釜流场产生较大阻滞作用,合理布置催化剂层数有助于提高NO转化效率。     

圆管内流动的数值模拟

应用CFX软件计算等径直圆管中的层流和湍流流动,将计算得到的充分发展的管道流动的截面速度分布与理论结果进行比较,吻合程度令人满意.本文的主要目的是通过数值模拟,寻找出有效的计算网格,特别是考虑壁面附近网格疏密的影响,为下一步使用CFX软件进行管道流动数值计算打下基础.     

船用柴油机与SCR适配性试验研究

本文针对某型船用柴油机与SCR的适配性进行试验研究,该型柴油机与SCR的匹配试验显示SCR转化率不足,无法满足要求。分析SCR转化率不足的原因是柴油机排温不足,通过增加排温调节装置,提升柴油机排温,使SCR转化率满足要求,且没有对经济性造成明显的影响,柴油机与SCR匹配良好。     

某柴油机SCR系统的设计计算与优化

文中应用STAR—CD对某型柴油机尾气SCR系统不同方案的流动和压力损失、湍动能分布,以及对催化器内部不同方案的化学反应进行了计算与分析．结果表明：综合考虑催化结果和实际安装,4种方案中第2种方案的效果较好．它为同类柴油机采用SCR系统进行NO,的排放控制提供了参考．     

船舶液体晃荡动力学的研究方法及进展

就船舶液荡研究方法和进展作了综述。重点介绍了几种常用的数值计算方法：有限差分法、有限元法、边界元法和随机选择肖及它们的应用。最后提出了还需深入研究的几个方面。     

基于PLC的船用SCR废气减排与综合利用

近年来,国家越来越重视对环境的保护,加强对各种交通工具的排放控制,通过一些措施对其进行废气减排。船舶作为一种大型的交通运输工具,在为交通运输业与经济发展做出巨大贡献的同时,也对自然环境造成了较大污染。船用柴油机会产生很多的含有氮氧化物的废气,事实证明这些氮氧化物对大气具有很大危害。而选择性催化还原系统(SCR系统)是一种专门针对氮氧化物的控制减排技术,可以有效的减少船舶柴油机废气中50%以上的氮氧化物。本文基于PLC技术,对船用的SCR废气减排与综合利用系统进行了系统的分析与研究。     

超临界LNG在印刷板式汽化器微细流道内的流动与换热性能数值研究

以印刷板式汽化器内直径1.5 mm的微细流道为研究对象,应用数值仿真技术手段研究超临界LNG在不同流道弯曲角度的微细流道内的流动与换热特性,重点研究了不同流道弯曲角度对超临界LNG流动换热时的Nu数、表面对流换热系数及压降的影响。研究结果表明:随着流道弯曲角度的增加,超临界LNG出口温度和速度均随之增加,流道弯曲角度为45°时其出口温度较平直流道增加96 K,出口速度约为平直流道出口速度的2.3倍。通过综合分析流道弯曲角度对Nu数、表面传热系数及压降的依变关系发现,超临界LNG在弯曲角度15°的微细流道内具有较优的流动换热特性。     

船舶SCR系统陶瓷催化-过滤器烟气正向流动状态仿真与结构优化

为提高陶瓷催化-过滤器的工作性能,对陶瓷过滤器形状与过滤速度之间的关系进行研究,对不同止端直径的陶瓷过滤器内烟气正向流动状态进行仿真,计算不同止端直径下的外表面径向速度数据方差。仿真结果表明:锥形陶瓷过滤器的外表面径向速度沿轴向分布比烛状的更为均匀,当止端直径为40 mm时,速度波动最小,更有利于烟气的正向均匀流动。此外,对引射器和陶瓷过滤器的结构进行改进优化,运用Fluent软件和数据拟合方法对延长引射器扩张段和增加速度突增部分的陶瓷厚度2种方案进行分析,结果表明两种优化方法各有利弊,所以决定将两种优化方法结合使用。     

基于AVL BOOST的柴油机SCR催化剂尺寸优化设计

  目的  大型船用柴油机故障类型的数据通过台架试验或者实船来获取存在许多不利因素,因此针对柴油机的故障仿真数值计算就显得尤为重要,同时对故障排除及数据驱动的智能故障诊断系统的构建也具有重要意义。  方法  基于AVL BOOST软件和台架试验数据,建立柴油机仿真模型,验证4种负荷工况下仿真模型需满足的精度要求;基于100%负荷工况模型,采用控制变量法模拟柴油机发火点提前、单缸停油及曲轴箱窜气这些典型故障,并分析计算得到的数据。  结果  结果表明：发火点提前5°时,缸内最高燃烧压力提高了17.4%;第1缸停缸后,有效油耗率上升近15%;对于不同气缸停油情况,第2号和3号气缸停油时的特征参数变化幅度较小;随着活塞有效窜气间隙的增加,各特征参数基本上呈线性扩大趋势,在窜气间隙值为0.04 mm时,部分特征参数急剧增加,例如油耗率增加了近40%。  结论  所得结果可作为柴油机故障状态识别及智能故障诊断系统构建的重要依据,为探索船舶柴油机智能故障诊断技术提供新的途径。     

船舶SCR系统维护管理及PSC检查应对要点分析

随着TierIII排放公约对NOx排放的限制要求生效,越来越多的船舶安装SCR系统,船舶管理公司针对SCR系统的维护管理及应对PSC检查显得越来越重要。文章从SCR系统原理出发,对催化剂失效、尿素的失效和结晶、氨的逃逸、温度管理控制等主要故障原因进行分析,并提出了催化剂清洗、复活和再生处理等应对措施;同时对PSC检查应对要点进行了分析,对船员和管理公司加强履约应对有参考意义。     

船机选择性催化还原系统SCR排气处理的数值计算

国际海事组织对船机排放废气中NOX含量控制提出TierⅢ标准,机内净化技术已很难满足标准要求,排气后处理SCR技术逐步成为研究热点。本文基于计算流体力学(CFD)基本理论,结合船机排放气体的特点提出船机排气计算方法。针对船舶管路布置,分析船机SCR系统的流体运动特点及形成原因,为进一步掌握船机SCR系统提供理论依据。     

船用中速柴油机排气SCR净化消声器的联合仿真分析

船用柴油机对环境的影响主要可分为噪声污染和排放造成的大气污染,伴随着国际海事组织(IMO)第3阶段排放标准(Tier Ⅲ)的实施,为船舶配置选择性催化还原反应(SCR)脱硝装置已成为必然选择,可借鉴车用柴油机排气净化消声器装置的应用经验,对船舶柴油机的排气消声器和SCR反应器进行联合设计。采用动力系统、流场和声场联合分析的方法,结合商用软件GT-Power、Fluent和LMS Virtual. Lab进行联合仿真,计算初步设计配置于船用MAN 9L32/40型柴油机排气净化消声器的压力损失和消声效果。仿真计算结果显示,该排气净化消声器的压力损失满足柴油机排气要求,同时在2 000 Hz以下具有良好的消声效果。     

三峡两坝间水田角河段航道整治三维水流数学模型应用研究

水田角河段水流湍急,流态紊乱,船舶航行较困难,是三峡两坝间河段急需整治的重点河段之一。基于平面正交坐标和立面σ坐标拟合河道平面形态、地形和自由水面的不规则分布,建立了三维紊流数学模型。采用物理模型实测的三维流速分布对模型进行验证,模拟的流速值与实测值吻合良好,将模型应用于水田角河段航道整治工程实施前、后的三维流场计算,给出了水田角河段的分层和断面二次流流速分布。分析结果表明,炸礁、抛填等整治措施的综合利用能有效调整河段流速分布,是有效的整治方案,可供设计参考。     

甚低频可控硅开关功率放大器的仿真研究

介绍了一种甚低频可控硅开关功率放大器,建立了其在临界换流状态时的等效电路模型和非线性数学模型,在OrCAD环境下仿真了等效电路模型,并采用拉氏变换法和微分方程数值分析法求解其非线性数学模型。三种方法都能计算出功放任意点的电流电压值,且结果相符。     

离心泵叶轮进口前非定常流动研究

以一离心泵为对象,进行模型泵叶轮进口前非定常流动的PIV试验及数值模拟。基于PIV试验结果可知,在不同流量工况下,吸入管内均存在着较为强烈的预旋流动,预旋流的方向与叶轮旋转方向一致。且泵偏离设计流量工况越大、与叶轮距离越近,预旋流的绝对速度越大。同时,应用数值模拟的方法,详细分析了吸入管内部流场中涡线、压力脉动等的非定常变化,得出在小流量工况下,吸入管内非定常预旋流动将会引起与叶轮转频较为接近的压力脉动,从而对整个泵系统造成严重危害。     

管土作用下的钢悬链线立管动力响应及其疲劳分析

钢悬链线立管的疲劳分析得到越来越多的重视,尤其是其与海床土体相互作用引起的疲劳。本文根据 Aubeny提出的管土作用模型以及 Bridge提出的土体吸力模型,采用有限元方法,在考虑其与海床土体相互作用的基础上,分析了钢悬链线立管在不同载况作用下的动力响应及疲劳损伤。分析发现,钢悬链线立管上触地点和悬挂点处的疲劳损伤更为显著;洋流载荷对立管疲劳损伤的影响随着水深的增加而减弱;土体吸力的存在,会增大触地段尤其是触地点附近的疲劳损伤;立管触地点附近的疲劳损伤与土体刚度呈正相关。