低过冷流场中蒸汽-水直接接触冷凝界面现象多场耦合研究

基本信息
批准号:51706159
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:李勇
学科分类:
依托单位:武汉第二船舶设计研究所
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王苇,肖颀,江少辉,王琮,陈勇,方超
关键词:
直接接触冷凝两相流型界面现象辐射噪声机理低过冷流场
结项摘要

Bubbling deaeration method has been widely applied in the marine steam power system (MSPS), steam direct contact condensation (SDCC) in low sub-cooled water is the hermodynamic foundation of this technology. The flow, heat transfer and acoustic characteristics are three critical factors which play important roles for MSPS’s deoxygenation efficiency and acoustic stealth. For SDCC in low sub-cooled water, the jet cavity occupies larger space and becomes more unsteady due to the relatively low condensation driving potential, posing great challenges for the design and optimization of deaerators. Traditional studies usually focus on certain macro feature of the SDCC phenomenon. The intrinsic correlation between multi-physical fields and the interfacial phenomenon still is lack of complete understanding. The meso-scale interfacial phenomenon, such as the bubble breakage, coalescence, deformation and collapse, turns to be the bottleneck for SDCC study. In this project, based on the analysis of vapor plume characteristics and noise spectrum feature, the multi-physical fields among heat, flow and sound are analyzed deeply, the flow patterm map for SDCC in low sub-cooled water would be constructed considering both vapor plume behavior and acoustic characteristics. Then, the regulation and balance mechanisms between steam injection and vapor condensation are discussed; appropriate bubble growth, breakage, coalescence, and collapse kernels for SDCC process can be established to track the phase interfaces evolutions. the CFD-PBM method would be introduced to investigate the flow field and predict the bubble size distribution for SDCC process. On this basis, the quantitative relationship among noise, vapor plume state, and bubble interface evaluation can be constructed; the noise control theory and methods would be developed for SDCC in low sub-cooled water. This project aims to provide theoretical foundation for promoting SDCC noise control, which can be applid in MSPS and other engineering fields.

低过冷流场中蒸汽-水直接接触冷凝是舰船蒸汽动力系统鼓泡除氧的热力基础,该过程涉及强湍流、相变、多相流等复杂行为,其流动、换热与声学特性是决定系统除氧深度与声隐身性能的重要因素。由于流场过冷度低,蒸汽凝结势小,汽液界面动态演化决定了流场域内热、流、声多场耦合特性,这也是目前的研究重点和难点。本项目通过分析低过冷流场中蒸汽-水直接接触冷凝过程的汽羽形态及界面演化行为,探讨流场中热、流、声多场耦合机制;结合噪声频谱特征分析,建立包含上述综合信息的两相流型图;分析蒸汽喷注与蒸汽冷凝的动态调控及平衡,构建合适的汽泡生长、破碎、聚并和溃灭核函数,耦合群体平衡模型和多相流体动力学模型,预测汽泡尺寸的时空非均匀分布。进而,探索辐射噪声与汽羽形态及界面演化的内在关联,提出相应的噪声控制方法,实现流动、换热与声学特性的同步提升,为其在舰船蒸汽动力系统等领域的应用提供科学指导。

项目摘要

本项目以指导舰船蒸汽动力系统高效低噪声热力除氧为应用目标,围绕低过冷流场中蒸汽-水直接接触冷凝过程热力学、动力学与声学特性开展深入研究,这是一个典型的多物理场、多尺度复杂问题。由于流场过冷度低,蒸汽凝结势弱,射流汽羽影响范围广,汽液界面动态演化决定了相间传热传质、动量传递及辐射噪声特性。深入理解蒸汽喷注和蒸汽冷凝两种控制机制的协调,揭示汽羽界面的动态演化过程及其声学关联,是指导开展相关噪声控制理论与控制措施的基础,具有重要的科学意义和应用价值。.设计并搭建低过冷流场中蒸汽-水直接接触冷凝试验系统,结合流场可视化分析和水声信号处理方法,获得蒸汽水下喷注过程两相汽羽动态演化图像和动态冷凝换热系数;基于双流体模型和双阻力相变模型,实现对低过冷流场中蒸汽-水直接接触冷凝过程的模拟,解决高速射流、相界面演化、蒸汽冷凝伴随的传热传质等难点;通过对低过冷流场中蒸汽-水直接接触冷凝过程流场细节和声学特征之间的关联分析,揭示辐射噪声的产生机理和声学特性,指导提出相应的噪声控制方法和方案,为开展相关声学优化设计提供科学依据。.本项目共发表学术论文15篇,其中国际期刊论文1篇(SCI源刊),国际会议论文10篇,国内期刊论文2篇(EI源刊),国内会议论文2篇。申请国家发明专利共7项,其中授权3项。参加国际学术会议6人次,参加国内学术会议2人次。人才培养方面,3人由助理研究员晋升为副研究员,培养毕业硕士研究生2名。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
2

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
3

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017
4

三级硅基填料的构筑及其对牙科复合树脂性能的影响

三级硅基填料的构筑及其对牙科复合树脂性能的影响

DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20200093
发表时间:2020
5

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

DOI:10.7685/jnau.201807013
发表时间:2019

李勇的其他基金

批准号:51675185
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:31070646
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:81573775
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81372278
批准年份:2013
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:50705031
批准年份:2007
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31470726
批准年份:2014
资助金额:87.00
项目类别:面上项目
批准号:40372084
批准年份:2003
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:51175186
批准年份:2011
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51274061
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11144011
批准年份:2011
资助金额:6.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51109123
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51007020
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:70901077
批准年份:2009
资助金额:17.20
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30771800
批准年份:2007
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51907169
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10574133
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:40671097
批准年份:2006
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:41671249
批准年份:2016
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:11372111
批准年份:2013
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:10973022
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:71773130
批准年份:2017
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:61301080
批准年份:2013
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51404046
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11226015
批准年份:2012
资助金额:30.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:71101013
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:49802013
批准年份:1998
资助金额:13.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31871532
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:60873219
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:41671243
批准年份:2016
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:51377001
批准年份:2013
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:41702171
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81372995
批准年份:2013
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:51477127
批准年份:2014
资助金额:89.00
项目类别:面上项目
批准号:81903737
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81572864
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11762020
批准年份:2017
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:39870845
批准年份:1998
资助金额:11.00
项目类别:面上项目
批准号:30871366
批准年份:2008
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:40071054
批准年份:2000
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:31270776
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81072033
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:11774024
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:81601611
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81072293
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:31260615
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30970937
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:81171230
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:71704141
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31360592
批准年份:2013
资助金额:55.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21573221
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:69684004
批准年份:1996
资助金额:14.90
项目类别:专项基金项目
批准号:81560379
批准年份:2015
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51874346
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31371064
批准年份:2013
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:51775302
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:10447133
批准年份:2004
资助金额:2.00
项目类别:专项基金项目
批准号:50977014
批准年份:2009
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:81172652
批准年份:2011
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:41102084
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51777149
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:11204005
批准年份:2012
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41340005
批准年份:2013
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51376041
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81873157
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30170520
批准年份:2001
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:50375079
批准年份:2003
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:90202005
批准年份:2002
资助金额:70.00
项目类别:重大研究计划
批准号:10871026
批准年份:2008
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:41101374
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31770814
批准年份:2017
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:41372114
批准年份:2013
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:11126026
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:10974064
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:11901059
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40771131
批准年份:2007
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:30671760
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51305305
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41807200
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71271221
批准年份:2012
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:51705213
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:19301023
批准年份:1993
资助金额:2.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30271364
批准年份:2002
资助金额:19.00
项目类别:面上项目
批准号:30472271
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:21572274
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:31760736
批准年份:2017
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51076097
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:81801264
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51508350
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20475032
批准年份:2004
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:21003118
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21405181
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81372580
批准年份:2013
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:11174027
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51261007
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31671053
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:49371279
批准年份:1993
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:30170450
批准年份:2001
资助金额:17.00
项目类别:面上项目
批准号:61101118
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30873248
批准年份:2008
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:12126328
批准年份:2021
资助金额:20.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:11704284
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30400542
批准年份:2004
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31401190
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11571065
批准年份:2015
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:30570917
批准年份:2005
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:30371208
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:51579074
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81702767
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31301840
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31601665
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60702078
批准年份:2007
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50905053
批准年份:2009
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41301254
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40841010
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目
批准号:21373205
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51175286
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51007069
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30873350
批准年份:2008
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:41171200
批准年份:2011
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:21905162
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81573138
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:41504063
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51879081
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:10371012
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:31760329
批准年份:2017
资助金额:36.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81072795
批准年份:2010
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:11171132
批准年份:2011
资助金额:47.00
项目类别:面上项目
批准号:51505147
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11604246
批准年份:2016
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51561007
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11026032
批准年份:2010
资助金额:30.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:61562087
批准年份:2015
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21302226
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40601050
批准年份:2006
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:19771042
批准年份:1997
资助金额:6.60
项目类别:面上项目
批准号:51275255
批准年份:2012
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:51879149
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:39870697
批准年份:1998
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:31560694
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:40972083
批准年份:2009
资助金额:47.00
项目类别:面上项目
批准号:49000012
批准年份:1990
资助金额:3.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51079048
批准年份:2010
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
批准号:41171231
批准年份:2011
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:41172162
批准年份:2011
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:41403073
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39870495
批准年份:1998
资助金额:9.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

蒸汽射流直接接触冷凝相间结构及界面传输特性研究

批准号:11775060
批准年份:2017
负责人:王建军
学科分类:A2803
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
2

蒸汽-不凝性气体混合浸没射流直接接触冷凝相界面特性及强化传热研究

批准号:51609227
批准年份:2016
负责人:王畅
学科分类:E1102
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
3

考虑场相关界面效应的低维功能复合材料多场耦合等效行为研究

批准号:11902365
批准年份:2019
负责人:夏晓东
学科分类:A0807
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
4

文丘里效应下蒸汽在不凝气体中的接触冷凝和界面波动

批准号:51866015
批准年份:2018
负责人:张俊霞
学科分类:E0603
资助金额:41.00
项目类别:地区科学基金项目