閉式循環(huán)柴油機(jī)廢氣處理單元性能研究.pdf

1、閉式循環(huán)柴油機(jī)CCDE（Closed Cycle Diesel Engine）是不依賴空氣動(dòng)力系統(tǒng)AIP（Air Independent Propulsion System）的一種低成本、高可靠性方案。CCDE尾氣處理技術(shù)是保證裝置性能與可靠性的重要因素，根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式不同可以分為廢氣液化處理技術(shù)、堿液吸收處理技術(shù)、海水吸收處理技術(shù)。其中，最廣泛應(yīng)用的是基于海水吸收的廢氣處理技術(shù)，主要部件包括噴淋冷卻器、超重力旋轉(zhuǎn)床與海水管理系統(tǒng)。

2、>　　本文以噴淋冷卻器及超重力旋轉(zhuǎn)床作為研究對象，在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究：
　　1)對哈爾濱工程大學(xué)閉式循環(huán)柴油機(jī)系統(tǒng)中存在的氣體及其在各個(gè)設(shè)備中的變化規(guī)律進(jìn)行描述。由于氣體成分變化的復(fù)雜性，對氣體組分在設(shè)備中的變化提出兩種不同的簡化并分別建立組分的變化模型，并通過對比實(shí)驗(yàn)得出的二氧化碳吸收率與兩種模型結(jié)果，驗(yàn)證模型的有效性；
　　2)根據(jù)冷卻器在CCDE實(shí)際應(yīng)用條件，提出基于噴淋冷卻的排氣減溫方案。基于上述噴淋方案建立理

3、論理論模型，針對冷卻器流體參數(shù)變化大，不宜平均化處理的問題，采用空間離散化處理內(nèi)部流場，對冷卻器內(nèi)部分層求解運(yùn)動(dòng)、傳熱傳質(zhì)方程，利用Fortran和Matlab混合編程，完成噴淋冷卻器性能計(jì)算，為噴淋冷卻器設(shè)計(jì)提供參考。根據(jù)理論模型、空間布置、壓降等因素進(jìn)行噴淋冷卻器裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并制定相應(yīng)的供、排水方案；
　　3)基于噴淋冷卻器裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對其內(nèi)部流場進(jìn)行建模及網(wǎng)格劃分。利用CFX計(jì)算流體力學(xué)軟件對超重力旋轉(zhuǎn)床內(nèi)部傳熱及流場進(jìn)行

4、仿真，仿真基于歐拉-拉格朗日兩相流模型、Ishii& Zuber動(dòng)量輸運(yùn)等基本模型。搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行不同進(jìn)氣、給水條件、進(jìn)氣方式及噴嘴布置方式下冷卻效果實(shí)驗(yàn)，并將冷卻效果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論理論模型、仿真計(jì)算進(jìn)行對比，用以驗(yàn)證仿真與理論模型準(zhǔn)確性；
　　4)對超重力旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行氣相傳質(zhì)仿真研究，以希格比的溶質(zhì)滲透理論為基礎(chǔ)，設(shè)置氣相源項(xiàng)，對液相吸收二氧化碳過程進(jìn)行仿真研究，對仿真得到的云圖、流線圖等進(jìn)行分析研究床內(nèi)流場特點(diǎn)。進(jìn)行超重力旋轉(zhuǎn)