潜艇排气集水箱内部流场及温度场的数值模拟.pdf

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1、第32卷第4期2010年4月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．32，No．4Apr．，2010潜艇排气集水箱内部流场及温度场的数值模拟王小川1，杨立1，薛蒙2(1．海军工程大学船舶与动力学院，湖北武汉430033；2．海军装备部，北京100841)摘要：常规潜艇通常在通气管状态航行时进行充电，排气集水箱的应用可以有效防止海水倒灌进柴油机。本文对某型排气集水箱建立了三维数值模型，对其内部流场及温度场进行了数值模拟，得到了内部流场、温度场和压力场的分布，并分析了细管长度对内部温度和压力变化的影响。结果表明，内

2、部气流的回流及旋转有利于降低排气噪声；冷却水的流动可以起到很好的降温效果；适当缩短内部细管的长度可以增强冷却降温效果，使温降从48．3K提高到了68K。关键词：排气集水箱；流场；温度场；数值分析中图分类号：U664．6文献标识码：A文章编号：1672—7649(2010)04—0109—04DOI：10．3404／j．issn．1672—7649．2010．04．027Numericalsimulationoftheflowfieldandtemperaturefieldinsidethewater-collectingboxofsubm

3、arineWANGXiao．chuanl，YANGLil，XUEMen92(1．AcademyofShipandPowerEngineering，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China；2．NavalEguipmentDepartment，Beijing100841，China)Abstract：Aconventionalsubmarineusuallyischargedupinthesnorkelingstate．Thereverseflowofseawaterintothedies

4、eleng；inecanbeavoidedeffectivelybyusingawater—collectingbox．Inthispaper，athree·-dimensionalmodelofwater·-collectingboxwasestablishedandbasedonwhichtheflowfieldandtemperaturefieldwerestudied．Theinternalflow，temperatureandpressurefieldswereobtained．Meanwhile，theeffectofthep

5、ipelengthontheinternaltemperatureandpressurevariationwasdiscussed．Thefollowingconclusionsweredrawn，theinternalairreverseflowandcircumgyrationarehelpfultoreduceexhaustnoise；theflowofcoolwaterisaneffectivewayfortheheatdissipation．Thecoolingeffectcanbeenhancedbyshorteningpro

6、perlythepipelength，thusthetemperaturedropwagadvancedfrom48．3Kto68K．Keywords：water-collectingbox；flowfield；temperaturefield；numericalanalysis0引言常规潜艇为了提高隐蔽性⋯，通常在通气管状态下利用柴油机带动发电机组为蓄电池充电旧一，俗称“柴油机水下工作”。一般潜艇水下排气口位于水面下约2m处，因此在柴油机启动、运转及停车过程中，可能会发生舷外海水通过排气管路倒灌进柴油机中的现象，从而对柴油机主机造成严重

7、的破坏。排气集水箱的使用可以有效防止海水倒灌的发生，同时还有降低排气噪声等一系列功能口1。对于集水箱内部流场及温度场的分布，目前鲜有报道。本文针对某型排气集水箱进行了数值模拟研究，对其内部的速度、温度及压力的分布进行了研究，并分析了内部细管的长度对温度和压力变化的影响。研究结论对集水箱设计、改进以及对常规潜艇排气系统冷却降温设计H1的研究具有重要的指导意义。收稿日期：2009—10—12；修回日期：2009—11—04基金项目：国防预研项目(101050202)作者简介：王小川(1985一)，男，博士研究生，主要研究方向为传热传质热流体学

8、及其应用，舰船红外隐身技术。·110·舰船科学技术第32卷1排气集水箱结构及功能1．1集水箱的结构排气集水箱被分隔板分为3个室：进气室、缝隙式涡流室、排气室。排气集水箱示意图如图1所示。高温废