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闭式循环柴油机水管理系统应用研究

张新玉

   闭式循环柴油机是一种典型的AIP设计方案,作为其重要组成部分,水管理系统不仅提供了一套进行海水吸入和排出的设备,同时创造了一种以较低能耗,在高低压区域间进行流体转换的方法。由于深海开发的不断发展,闭式循环柴油机及水管理系统不仅对于军事潜艇,同时对于民用研究或工作潜艇同样具有广泛的应用前景。本文针对闭式循环柴油机及水管理系统的工作原理、系统构成和运行特点主要完成了以下工作: 1.提出了切实可行的闭式循环柴油机研究方案,以标准4102BG型柴油机为研究对象,建立了包括二氧化碳吸收器和水管理系统的配置完整的闭式循环柴油机实验装置。针对柴油机闭式循环,完成了混合箱设计、供氧控制方案与算法的设计,进行了空载闭式循环试运行实验。 2.在数学建模的基础上,构建了双转换器、三转换器和六转换器水管理系统仿真模块,通过仿真分析,明确了水管理系统的工作原理和工作过程。 3.将液压缸缓冲结构的设计思想用于转换器结构设计,以气动球阀组为控制阀,建立了国内首个活塞式三转换器水管理系统原理样器。并将阀门关闭信号和活塞位置信号同时作为控制信号反馈给PLC系统,确定了合适的控制时序,结合延时自动调整功能,编制了延时反馈控制程序。 4.在常压条件下,进行了原理样器特性匹配实验、动态响应实验及运行实验。实验结果表明,其运行特性符合水管理系统的工作原理,在国内率先得到了水管理系统的流量和压力脉动曲线,流量的稳定性达到了国外同等水平。 结合系统保护、卸压、流噪声控制等研究内容,提出了潜深模拟高压实验方案。 5.定量分析了水管理系统的能量消耗与工作效率,首次以实验分析验证了水管理系统能耗低的突出优点,并计算得出消耗于克服管道及阀门阻力的能耗,对于优化系统设计,提高水管理系统的效率具有实际意义。 6.初步分析了水管理系统的主要噪声源以及噪声控制方法,探讨了流量脉动对系统声学性能的影响。根据实验测量的压力脉动曲线,考查了消除流量脉动降低流体噪声的效果。结果表明,相比于双转换器水管理系统,三转换器水管理系统在流量稳定时,其压力脉动幅值可减小4倍左右,降噪量近10dB。……   
[关键词]:闭式循环柴油机;水管理系统;原理样器;效率;流噪声控制
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:哈尔滨工程大学2005年