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热能动力技术重点实验室开放基金项目指南——复杂热工水力技术研究
热能动力技术重点实验室开放基金项目指南——复杂热工水力技术研究

企业名称: 匿名

有效期至: 2018-10-30

预算(万元): 可议价

所属领域: 复杂热工水力技术研究

热能动力技术重点实验室开放基金项目指南——复杂热工水力技术研究
makereewphy | 941次阅读

复杂热工水力技术研究

 

方向1:蒸汽动力系统多物理场协同分析与优化设计技术

针对舰船蒸汽动力系统对复杂热工、水力、声学行为机理识别与协同优化设计的需求,开展典型换热设备、流体机械等热、流、振、声等多物理场建模仿真技术研究,构建兼顾计算精度和求解速度的多物理场协同分析预测方法,揭示复杂流动、换热过程中热、流、振、声多场耦合机制,提出合理有效的综合优化控制方法,为提升蒸汽动力系统多学科协同优化设计能力提供新技术和新方法。

 

方向2:蒸汽动力系统先进仿生减阻与降噪技术

针对舰船蒸汽动力系统换热设备、热力管网、流体机械等对低阻流动、低噪运行等需求,通过将仿生学原理和流体工程相结合,开发适用于舰船蒸汽动力系统的先进仿生结构,实现对复杂流场的预期调控,探索具备工程应用价值的先进仿生减阻降噪技术,提出复杂仿生表面织构快速生成工艺,为舰船蒸汽动力系统减阻增效、空化抑制、噪声控制等提供新技术支撑。

 

注:基金项目分为一般项目和重点项目两类,一般项目资助经费原则上不超过20万元,重点项目资助经费原则上不超过30万元。申请者可以自行根据方向若干内容确定项目名称,每个方向支持1~2项重点或一般项目。

 

技术对接:

联系人:柯汉兵;办公电话:027-88319925

 

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舰船蒸汽动力系统是二回路系统的核心组成部分。舰船蒸汽动力系统的热工水力-流固耦合研究具有多参数、多耦合、多物理场、多复杂工况等难点,必须建立针对舰船蒸汽动力系统的热工水力-流固耦合模型,提出适应于该模型的多物理场优化设计方法,并设计试验台架进行试验验证。本项目针对蒸汽动力系统流体、传热、流致振动多物理场优化设计问题,考虑上述难点,系统性研究蒸汽动力系统热工水力-流固耦合的内在规律,建立多参数条件下蒸汽动力系统多物理场模型,发展热工水力-流固耦合计算程序,优化蒸汽动力系统管网设计方案与整体结构设置,为高效低阻蒸汽动力系统的设计提供理论支撑与创新思路。
复杂热工水力技术研究方向1:蒸汽动力系统多物理场协同分析与优化设计研究方案_清华大学.rar
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课题以高温高压下管道内流系统为研究对象,利用流体力学及流变学相关理论及研究方法,研究适用于温度不低于150℃、压力不低于2.5MPa的添加剂及耦合柔性表面的耦合减阻技术,建立一套应用添加剂耦合减阻的湍流流动管道系统;进而实验研究添加剂减阻剂在实验管路中的减阻性能,定量建立流动管路摩擦阻力随流动雷诺数(Re)的关系式、及减阻率随Re的变化关系式,给出单相减阻剂及减阻剂组合在湍流减阻中的性能对比,建立减阻性能随温度变化的关系式;最后,通过耦合减阻数值模拟方法,对实验结果进行类比分析,揭示高温减阻剂耦合减阻的机理。重点研究的关键科学问题将涉及到高温减阻剂流变学性质、高温高压流动系统建立及耦合减阻规律特性研究。
高温添加剂及柔性壁面耦合减阻-中山大学.zip
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本课题针对舰船蒸汽动力系统对复杂热工、水力、声学行为机理识别与协同优化设计的需求,创新性的引入数据降阶的思想,通过构建蒸汽动力系统关键设备热-流-声-振多场作用下的降阶模型,实现兼顾计算精度和求解速度的多场协同作用下舰船蒸汽动力系统相关性能的快速预测。这为解决复杂多物理场耦合作用下传统的计算流体力学方法计算耗费巨大,难以直接应用于实际工程问题中的实时在线控制和优化设计等问题提供了新思路。鉴于POD分析方法和降阶模型在数据分析和快速预测方面的优势,本课题发展的流动-传热-结构振动耦合问题的POD分析方法和降阶模型建立方法,也为揭示多场耦合过程中耦合机理和多场协同下的实时预测及反优化设计奠定基础。
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本项目针对蒸汽动力二回路系统中的离心泵减阻降噪的需求,将仿生学、流体动力学和结构动力学相结合,采用数值模拟和试验相结合的方法展开研究。拟探明在离心泵减阻中应用仿生非光滑表面的设计方法,明晰非光滑单元设计参数与离心泵性能和结构动力学参数的定量关系,明确仿生非光滑单元对离心泵复杂流场的调控机理与规律,阐明仿生离心泵的瞬态流体动力学行为与减阻减振优化控制方法。为蒸汽动力系统中离心泵的低能耗、低振动噪声设计与运行提供基础理论和关键技术。
哈尔滨工程大学_复杂热工水力_方向2_提交.rar
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蒸汽调节阀作为蒸汽管路中控制蒸汽流量、压力和温度等参数的关键元件,广泛应用于核电、火电、石化、船舶和舰艇等国民经济重大工程和国防建设重点领域。随着大流量、高压差等复杂工况的不断涌现,现有蒸汽调节阀往往存在着调节精度低、可调比差等缺点,成为了该领域的难点和挑战。基于此,本项目拟针对蒸汽调节阀的温度和压力调控问题,建立大流量蒸汽的可压缩流动计算模型,基于阀门流量特征曲线提取特征结构参数,获得阀内特征结构对温度压力的影响规律,揭示内流特性、温度和压力的协同机理,提出调节阀温度和压力的精确调控和优化方法,为大流量蒸汽调节阀的结构优化设计提供的理论依据。
开放基金提交版-浙江大学.rar
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本项目以舰船蒸汽动力系统典型流体机械部件——舰船汽轮机叶片为研究对象,开展汽轮机叶片多学科协同设计优化技术研究。研究内容包括:1)汽轮机叶片自适应三维参数化建模平台开发;2)汽轮机叶片气动、传热、结构、声学、振动多物理场建模仿真分析;3)基于变复杂度近似模型的汽轮机叶片多学科协同设计优化方法。主要创新点是:1) 揭示了汽轮机叶片多工况下,复杂流动、换热过程中气动、传热、结构、声学、振动多学科耦合机理;2)实现了变复杂度近似建模与多学科汽轮机叶片协同设计优化方法的有效融合。 本项目研究成果可应用于舰船汽轮机叶片总体设计优化,为提升蒸汽动力系统多学科设计优化能力提供有力的技术支撑。
复杂热工水力技术研究方向1:汽轮机叶片多学科协同设计优化技术_最终版.zip
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申请人经过30余年研究,发展了一种可压缩流体运动N-S方程数值计算的理论和方法,可在理论和实际数值模拟上无限逼近精确解。特别适用于数值模拟瞬时、剧烈变化可压缩流体运动。该方法已成功进行了低马赫数航空发动机火焰稳定器可压缩非恒定流场及噪音功率谱直接数值模拟、可压缩非恒定流体园柱、方柱绕流流场及噪音功率谱直接数值模拟、及200余项桥梁、港口码头水流运动数值模拟。通过本课题研究,将该计算理论与方法应用于典型换热设备、流体机械等热、流、振、声等多物理场建模仿真技术研究。
复杂热工水力技术研究.zip
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汽轮给水回路由多个设备组成,系统的阻力特性和流量分配决定了回路中泵和阀的工作状态。泵在小流量工况下运行时存在不稳定运行及发生喘振的可能性。本研究从探索泵和阀的协同作用机制入手,采用闭式回路对泵和阀进行能量性能和振动性能实验,采用时间分辨的粒子图像速度场仪(TR-PIV)测量流道内的流动参数分布,采用LMS振动测量系统测量流道内的压力脉动以及泵、阀和管路的振动,描述流动和振动的关系。借助实验结果对数值模型进行修正,构建泵和阀内复杂流动的有效模拟方案。采用改变叶片形状和优化部件匹配的方法对振动进行控制,综合采用数值模拟和实验对振动控制方法进行校验,为解决舰船动力系统中偏流量工况下的失稳和振动问题提供技术支撑。
复杂热工水力方向1_申请书盲审版.rar
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本项目提出在印刷电路板式换热器(PCHE)中采用分形树状通道结构,构成结构紧凑、流阻小、低噪音、无空化和换热效率高的新型PCHE,并对新型PCHE减少流阻、消除运行噪声和提高换热效率等关键技术开展研究。开展分形结构生成算法研究,确定仿生分形树状结构生成方法;开展分叉通道内流动、噪声和换热特性研究,揭示分叉通道降低流阻、消除压力脉动、抑制空化和强化换热机理,确定低流阻、低噪声、高换热效率和抑制空化树状通道分形参数;开展双层分形树状通道多尺度流动、消除压力脉动、换热和换热板内温度分布特性研究,确定合理的分形树状网络结构和布置方式;开展三维逐层扩散型分形树状通道流动和振动特性研究,确定合理的分布器和收集器分形树状结构。
开放基金申请书-大连海事大学邓洋波.zip
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本项目针对舰船动力系统用螺旋桨多工况、低阻、低噪运行的需求,开展流体机械先进仿生减阻与降噪技术研究。首先采用仿生重构技术,建立螺旋桨叶多元耦合仿生模型,数值研究非定常条件下螺旋桨叶的水动力性能、空泡及噪声特性,明确仿生螺旋桨叶各耦元结构参数、激励位置和构型设计对仿生螺旋桨叶性能、空泡及噪声的影响规律,定量分析主次耦元的减阻降噪贡献度,揭示多工况条件下多元耦合仿生桨叶各耦元之间的协同降噪机理,开发出适用于舰船螺旋桨的先进仿生叶片,实现对螺旋桨叶复杂流场的预期调控,从而为舰船螺旋桨减阻降噪设计提供新的理论基础和技术支撑。
蒸汽动力系统先进仿生减阻与降噪技术_提交版.rar