船用柴油机排气冷却降噪装置性能仿真与实验研究.pdf

SHIP ENGINEERING 船 舶 工 程 Vol.29 No.3 2007 总第 29 卷，2007 年第 3 期 船用柴油机排气冷却降噪装置 性能仿真与实验研究 柳贡民1，黄 亮 2，张文平1，高兴华3，贺 林2，缪旭弘3 （1．哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院，哈尔滨 150001；2．中船重工第 711 研究所，上海 200011；3．海军装备研究 院舰船所，北京 100073） 摘 要：在特定情况下，船用大功率柴油机排气温度和噪声会受到严格限制，为解决这一问题，考 虑在柴油机后安装冷却降噪装置.现应用湍流气粒两相流动的计算流体力学理论，对冷却降噪装置的冷却 效果及阻力特性进行仿真计算，计算结果和试验吻合较好. 关键词：柴油机；船用柴油机；冷却降噪；阻力特性；气粒两相流；仿真 中图分类号：U664.121 文献标识码：A 文章编号：1000-6982 (2007) 03-0005-04 Simulation and experiment on the characteristics of exhaust cooling and noise reduction equipment for marine diesel engine LIU Gong-min1, HUANG Liang2, ZHANG Wen-ping1, GAO Xing-hua3, HE Lin2 ,MIAO Xu-hong3 (1. Harbin Engineering University, College of Power and Energy Engineering, Harbin 150001, China; 2. The 711 Research Institute of CSIC, Shanghai 200011, China; 3. Naval Academy of armament, Beijing 100073, China) Abstract: In special situation, the exhaust temperature and noise of marine high-power diesel engine is restricted strictly. For solving this problem, cooling and noise reduction equipment could be installed in exhaust system of diesel engine. Appling by the CFD theory for turbulent gas-particle two phase flow, the cooling effect and resistance characteristics of the equipment is simulated in this paper. The simulation result tallies well with the experiment. Key words: diesel engine; cooling and noise reduction; resistance characteristics; gas-particle flow; simulation 0 引言 在特定情况下，对船用大功率柴油机排气温度和 噪声都有严格要求，为此，设计研制了一种冷却降噪 装置.它安装在柴油机排气管中的适当位置，装置的内 管壁上安装有喷嘴，柴油机工作时，喷嘴向管道内喷 入水雾，由于水的汽化潜热很大，有限的水雾可以大 大降低排气温度，进而达到冷却降温的目的.装置的内 管道加工成穿孔管，根据消声器理论，在一定程度上 降低柴油机排气噪声；另外，排气温度降低后介质密 度ρ和声速c都发生了变化，从而引起声阻抗的变化， 使声波发生反射，减低排气噪声；冷却水雾和高温排 气混合时，相互摩擦，使能量损失，也能消除一部分 噪声[1].装置中的穿孔还能疏导积存在管道内的水，防 止水倒流回柴油机；向管道内喷入水后还能达到灭火 星的作用.因此，当柴油机对噪声和排气温度要求都很 高时，可以考虑在柴油机后安装冷却降噪装置. 1 装置用喷嘴 冷