船舶典型充汽管路水动力特性数值预测

杨元龙，李坚波，孙宝芝，杨龙滨，王兴刚中国舰船研究设计中心，湖北武汉40064海军驻上海江南造船（集团）有限责任公司军事代表室，上海09哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨5000

船舶典型充汽管路水动力特性数值预测

杨元龙1，李坚波2，孙宝芝3，杨龙滨3，王兴刚1
1中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064
2海军驻上海江南造船（集团）有限责任公司军事代表室，上海201913
3哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨150001

建立船舶典型充汽管路三维计算模型，运用计算流体力学方法进行充汽管路流体水动力特性数值研究，捕捉流体压力、流速、密度、湍流动能等关键参数分布规律，基于流致振动预测机理，揭示与流致振动密切相关的流体流动能量。计算结果显示：充汽管路弯头部位产生由外壁向内壁发展的二次流动现象，导致弯头区域呈现内壁压力小、流速高、密度小、湍流动能及耗散率高等情况；基于流体流动能量分布规律，充汽管路弯头区域能量出现最大值，且弯头内壁流动能量高于外壁，可以预测充汽管路弯头内壁侧承受流致振动破坏较严重，实际充汽管路检测数据验证了数值预测结果。

充汽管路；水动力特性；流致振动

0　引言

船舶充汽系统管路是实现从增压锅炉向蒸汽蓄热器供汽的关键管路，具有充汽负荷高、热冲击大、周期性频繁波动的特点［1-2］。在周期性大负荷扰动的充汽过程中，充汽系统管路的压力场和速度场产生剧烈的高频率脉动，不仅在管路近壁区域激发很高的壁面剪切应力，更增强流体湍流脉动程度，引起显著的流体动力学效应，从而诱发充汽管路产生剧烈的流致振动现象［3-5］。……