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DOI :10 .3969/
j
.issn .1009 - 3486 .2012 .01 .013
柴 油 机 排 气 集 水 箱 降 温 特 性 及 其 影 响 因 素
收稿日期 :2011‐05‐03 ;修回日期 :2011‐06‐10 。
作者简介 :贺 国(1965 - ) ,男 ,教授 ,博士生导师 ,主要研究方向为舰船动力装置总体设计 、系统分析 ,E‐mail :
heguo953760@ 163 .com 。
贺 国
1
,王小川
1
,史小营
2
(1 .海军工程大学 船舶与动力学院 ,武汉 430033 ;2 .海军驻某军事代表室 ,广东 湛江 524003)
摘 要 :针对常规潜艇柴油机排气系统集水箱 ,分别建立了不同管束结构集水箱的数值模型 ,并得到了各自内
部流场及温度场的分布 ;分析了细管长度 、细管转折形式和布置形式对其冷却降温性能和阻力特性的影响 。 结
果表明 :内层管长 L
1
大于外层管长 L
2
的结构比等管长的结构排气阻力小 ,降温冷却效果更明显 ;细管末端的
弯管与折管相比 ,排气阻力小 ,降温性能更优越 。
关键词 :排气系统 ;集水箱 ;流场 ;温度场 ;管束
中图分类号 : U664 .6 文献标志码 : A 文章编号 :1009 - 3486(2012)01 - 0064 - 04
Cooling performance of diesel exhaust water‐collecting box
and its influencing factors
HE Guo
1
,WANG Xiao‐chuan
1
,SHI Xiao‐
y
ing
2
(1 .College of Naval Architecture and Power ,Naval Univ .of Engineering ,Wuhan 430033 ,China ;
2 .Naval Representative Office ,Zhanjiang 524003 ,China)
Abstract : The water‐collecting box (WCB) of diesel engine exhaust system in a conventional subma‐
rine was studied .Numerical models of water‐collecting boxes with different pipes were respectively
established based on which each of the internal flow and temperature fields was obtained .An analysis
was made of the effects of the length ,turning form and the collocation on the cooling performance and
the resistance characteristics . The results show that when the exhaust resistance of the L
1
‐larger‐
than‐L
2
model is smaller than that of the L
1
‐equal‐to‐L
2
model ,the cooling effect is obvious and that
when the bended pipe exceeds the folded pipe in reducing the exhaust resistance ,the cooling effect is better .
Key words : exhaust system ;water‐collecting box (WCB) ;flow field ;temperature field ;
p
ipes
潜艇在通气管状态航行时 ,柴油机在水下高背压环境排出高温烟气 。 在柴油机启动 、运转及停车过
程中 ,海水可能经排气管路倒灌进柴油机气缸中 ,从而对柴油机主机造成严重的破坏事故
[1 - 2]
。 柴油机
排气管路中的集水箱可以收集倒灌的海水
[3]
,阻断海水继续倒流至柴油机内部 ,有效防止倒灌事故的发
生 。
文献[3]剖析了常规潜艇柴油机排气集水箱的基本原理和功能 ,指出集水箱在收集倒灌海水的同
时 ,还兼具冷却烟气 、熄灭烟气火花等功能 。 文献[4]采用数值计算方法比较了等长的长管结构 、直管结
构 、短管结构和空腔结构集水箱的性能 ,指出短管结构集水箱的降温性能最好 。 然而 ,由于管束布置的
紧凑性 ,等长的管束必将使得管束出口处气流冲击到相邻的管壁上 ,导致排气阻力有所增加 ,不利于柴
油机的高背压运行 。 文中研究了细管长度 、细管转折形式和分布形式对集水箱降温性能和阻力特性的
影响 ,使其在不增加排气阻力的前提下 ,提高其降温性能 。
第 24 卷 第 1 期
2012 年 2 月
海 军 工 程 大 学 学 报
JOURNAL OF NAVAL UNIVERSITY OF ENGINEERING
Vol .24 No .1
Feb .2012
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