一种船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法与流程

本发明涉及船舶冷却系统设计技术领域，尤其涉及一种船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法。

背景技术：

船舶自流冷却系统是利用船舶航行中迎面水流产生的动压来冷却冷凝器及各类冷却用户的系统，从而使船舶在一定航速范围内，无需启动水泵即能为冷凝器及各类冷却用户提供足够的冷却海水。

与传统冷却水系统相比，船舶自流冷却系统降低了船舶冷却水泵产生的辐射噪声，增强了整体效率，提高了船舶安全性和经济性。但是，现有的船舶自流冷却系统没有规范的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法。每个引水口尺寸的设计过程中，往往需要根据各引水口的情况单独模拟计算，造成船舶自流冷却系统设计效率较低。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，用以解决了当前没有规范的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法的缺点，达到提高船舶自流冷却系统设计效率的目的。

本发明实施例提供一种船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，包括：

读取自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数与引水口尺寸系数的关系；

输入所述自流冷却能力系数和所述引水装置附加流动阻力系数的权值并加权求和，得到加权系数与所述引水口尺寸系数的关系；

获取所述加权系数最大时所对应的引水口尺寸系数，根据所述引水口尺寸系数获取最佳的引水口直径。

根据本发明一个实施例的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，所述读取自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数与引水口尺寸系数的关系的步骤具体包括：

通过模拟实验获取所述自流冷却能力系数和所述引水装置附加流动阻力系数与所述加权系数的关系。

根据自流冷却系统不同航速工况的需求确定所述自流冷却能力系数和所述引水装置附加流动阻力系数的权值。

根据本发明一个实施例的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，所述自流冷却能力系数为x，所述引水装置附加流动阻力系数为y，所述自流冷却能力系数的权值为a，所述引水装置附加流动阻力系数的权值为b，所述加权系数kn＝a×x+b×y。

根据本发明一个实施例的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，所述读取自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数与引水口尺寸系数的关系的步骤之前还包括：

获取所述自流冷却能力系数和所述引水装置附加流动阻力系数与所述引水口尺寸系数的关系；

其中，所述引水口尺寸系数为k，所述自流冷却能力系数x＝x(k)，所述引水装置附加流动阻力系数y＝y(k)。

根据本发明一个实施例的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，所述引水口尺寸系数与所述自流冷却能力系数正相关。

根据本发明一个实施例的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，所述引水口尺寸系数与所述引水装置附加流动阻力系数正相关。

根据本发明一个实施例的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，所述根据所述引水口尺寸系数获取最佳的引水口直径的步骤具体包括：

根据所述引水口尺寸系数和船舶自流冷却系统管径，计算得到最佳的所述引水口直径；

其中，所述船舶自流冷却系统管径为r2，所述引水口尺寸系数为k，最佳的所述引水口直径r1＝r2×k。

根据本发明一个实施例的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，所述自流冷却能力系数为自流流量与需求流量的比值，为归一化的自流流量。

根据本发明一个实施例的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，所述引水装置附加流动阻力系数为引水装置附加流动阻力与船舶附体阻力的比值，为归一化的附加阻力系数。

本发明提供的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，通过读取自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数与引水口尺寸系数的关系。输入自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数的权值并加权求和，得到加权系数与所述引水口尺寸系数的关系，从而根据已知关系式确定船舶自流冷却系统最佳的引水口直径，给当前船舶自流冷却系统引水口尺寸提供了一种规范的设计方法，有效提高了船舶自流冷却系统的设计效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法的流程示意图；

图2是本发明一实施例提供的引水口尺寸系数与自流冷却能力系数的关系图；

图3是本发明一实施例提供的引水口尺寸系数与引水装置附加流动阻力系数的关系图；

图4是本发明一实施例提供的引水口尺寸系数与加权系数的关系图；

图5是本发明另一实施例提供的引水口尺寸系数与加权系数的关系图；

图6是本发明实施例提供的船舶自流冷却系统的局部示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1描述本发明实施例提供的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，该船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法包括如下步骤：

步骤s1：读取自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数与引水口尺寸系数的关系。

步骤s2：输入自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数的权值并加权求和，得到加权系数与引水口尺寸系数的关系。

步骤s3：获取加权系数最大时所对应的引水口尺寸系数，根据引水口尺寸系数获取最佳的引水口直径。

设计过程中，先读取自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数与引水口尺寸系数的关系。再输入自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数的权值并加权求和，得到加权系数与引水口尺寸系数的关系。最后获取加权系数最大时所对应的引水口尺寸系数，根据引水口尺寸系数获取最佳的引水口直径

本发明提供的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，通过读取自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数与引水口尺寸系数的关系。输入自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数的权值并加权求和，得到加权系数与所述引水口尺寸系数的关系，从而根据已知关系式确定船舶自流冷却系统最佳的引水口直径，给当前船舶自流冷却系统引水口尺寸提供了一种规范的设计方法，有效提高了船舶自流冷却系统的设计效率。

在根据本发明所提供的一实施例中，步骤s1之前还包括：

读取自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数与引水口尺寸系数的关系。

其中，自流冷却能力系数为自流流量与需求流量的比值。引水装置附加流动阻力系数为引水装置附加流动阻力与船舶附体阻力的比值，为归一化的附加阻力系数。引水口尺寸系数为引水口直径与自流冷却系统管径的比值，为归一化的自流流量。

本实施例中，引水口尺寸系数为k，自流冷却能力系数x＝x(k)，引水装置附加流动阻力系数y＝y(k)。从上述可知，对于某一范围内引水口尺寸系数的每一个值，自流冷却能力系数都有确定的值和引水口尺寸系数对应，引水装置附加流动阻力系数也都有确定的值和引水口尺寸系数对应。

具体地，如图2所示，引水口尺寸系数与自流冷却能力系数正相关，在本实施例中，当引水口尺寸系数大于0.6后，自流冷却能力系数大于0.95且增加非常缓慢。同样，如图3所示，引水口尺寸系数与引水装置附加流动阻力系数正相关，在本实施例中，引水装置附加流动阻力系数随引水口尺寸系数增大快速单调增大。

在获取了引水口尺寸系数与自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数的关系后，再开始确定各参数与加权系数的关系。

具体地，通过模拟实验读取自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数与加权系数的关系，根据自流冷却系统不同航速工况的需求确定自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数的权值。

kn＝a×x+b×y

其中，加权系数为kn，自流冷却能力系数为x，引水装置附加流动阻力系数为y，自流冷却能力系数的权值为a，引水装置附加流动阻力系数的权值为b。

在获取到加权系数的关系式后，根据该关系式获取加权系数最大时所对应的引水口尺寸系数。

例如，如图4所示，当自流冷却能力系数的权值a＝0.8，引水装置附加流动阻力系数的权值为b＝-0.2时，加权系数kn＝0.8x-0.2y。

可得到，kn＝0.8×x(k)-0.2×y(k)，在对应函数已知的情况下，加权系数最大值对应的引水口尺寸系数为0.65。

同理，如图5所示，当自流冷却能力系数的权值a＝0.6，引水装置附加流动阻力系数的权值为b＝-0.4时，加权系数kn＝0.6x-0.4y。

可得到，kn＝0.6×x(k)-0.4×y(k)，在对应函数已知的情况下，加权系数最大值对应的引水口尺寸系数为0.55。

如图6所示，确定了引水口尺寸系数后，根据引水口尺寸系数和船舶自流冷却系统管径，来计算得到最佳的引水口直径。

r1＝r2×k

其中，最佳的引水口直径为r1，船舶自流冷却系统管径为r2，引水口尺寸系数为k。

本发明提供的船舶自流冷却系统引水口尺寸设计方法，将船舶自流冷却系统中引水装置的两个重要指标分为自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数作为权项，通过大量模型试验总结分别得到自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力系数与引水口尺寸系数之间的关系，根据实际需要确定自流冷却能力系数和引水装置附加流动阻力两项指标的权值后可根据已知关系式计算得到最佳引水口尺寸，解决了当前没有规范的自流冷却系统引水口尺寸设计方法的缺点，达到提高船舶自流冷却系统设计效率的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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