发动机排气系统喷水降温特性研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文发动机排气系统喷水降温特性研究硕士研究生：高雾指导教师：张新玉教授学科、专业：轮机工程论文主审人：张文平教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文发动机排气系统喷水降温特性研究硕士研究生：高雾指导教师：张新玉教授学位级别：工学硕士学科、专业：轮机工程所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMasterCharacteristi

2、cAnalysisofSprayingandCoolingEngineExhaustSystemCandidate:GaoWuSupervisor:Prof.ZhangXinyuAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:PowerEngineeringandEngineeringDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人

3、独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本

4、学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日发动机排气系统喷水降温特性研究摘要船舶发动机在运行过程中排出大量高温废气，导致排气系统具有较高的红外辐射特性，严重影响船舶的隐身性能。目前普遍采用气体掺混冷却方法对排气系统进行降温，但这种冷却方式极大的增加了排气系统的体积和流动阻力。喷水降温冷却方法是利用水在蒸发时的高汽化潜热来降低排气系统

5、温度，大幅提高了换热效率，极大程度的缩小了降温装置的体积，这使得喷水降温冷却方法的研究逐渐受到重视。但因喷水降温方法中涉及的相变物理过程极为复杂，故目前对于该方法的研究尚不成熟。论文针对柴油机动力装置排气系统，采用喷水降温冷却方法，从基理研究、影响因素分析以及实验验证三方面，对柴油机排气系统降温特性进行了研究。柴油机排气系统喷水降温基理研究的重点，在于喷嘴雾化性能研究以及气液两相降温机理研究。论文着重分析了喷水雾化降温方式在船舶柴油机排气系统中应用的具体情况，引入气体组分模型、曳力模型以及颗粒碰壁模型，根据实际情况对数值模拟方法进行了修正。论文依据船舶排气系统特点，选用螺旋喷嘴进行雾化，并分析

6、了螺旋喷嘴的影响因素以及喷嘴的具体布置方法；利用螺旋喷嘴的有限元模型，采用数值模拟的方法，分别研究了喷嘴雾化效果的影响因素。论文利用某柴油机排气系统管路结构以及工作参数，采用欧拉-拉格朗日计算仿真方法，对柴油机排气系统喷水降温过程进行了仿真计算。研究了喷水流量、雾化角度以及冷却水温对柴油机排气系统内部压力场和温度场的影响特性，并对各项影响特性进行了具体的探究分析。采用实验验证的方法，对理论研究和数值分析进行了基理验证试验。论文综合考虑气源模拟的温度、流量和压力的数值需求与稳定性需求，对排气系统喷水降温实验台进行搭建，模拟柴油机排气系统喷水降温过程；充分考虑温度测量仪器准确性易受水雾干扰的情况，

7、对其结构进行改进；利用改进后的测量仪器，对喷水降温模拟管路进行温度测量与压力测量，验证了喷水雾化降温对排气管路内部流场的各项影响。关键词：两相流；数值模拟；喷水降温；排气系统；哈尔滨工程大学硕士学位论文发动机排气系统喷水降温特性研究ABSTRACTDuringtheoperationofashipengine,alargeamountofhigh-temperatureexhaustgasisdi