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船舶机舱通风气流组织数值模拟

作 者: 江宇
导 师: 宋福元
学 校: 哈尔滨工程大学
专 业: 热能工程
关键词: 船舶机舱 数值模拟 温度场 速度场 气流组织
分类号: U663.82
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 42次
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内容摘要


船舶机舱是船舶的动力中心,其内部结构复杂,热负荷大。船舶机舱内温度较高,排除舱内余热和有害气体是机舱通风系统的首要任务。合理的通风系统设计能有效改善舱内工作环境,提高设备运行效率,确保船舶航行安全稳定。本文以某船舶机舱为研究对象,对机舱通风系统进行设计并利用CFD技术对该系统进行数值模拟,并详细分析数值模拟结果。研究的主要内容如下:1、对流体流动问题进行了深入研究,详细分析湍流理论及其模型,确定了与课题适应的数学模型及数值求解方法;2、根据机舱通风系统设计情况和船舶机舱气流组织设计方法,对6种不同送回风口布置方案进行了模拟,通过模拟比较,确定了最佳的送回风口布置形式;3、在气流组织分析基础上,通过对多种运行工况的速度场温度场和相对湿度场模拟结果进行比较,研究了送风温度、速度对机舱内环境的影响,并根据机舱环境要求,提出合理的通风运行方案;4、针对机舱局部气流组织存在的问题,提出了优化改进措施。模拟结果表明:合理的气流组织形式是保证舱内环境符合要求的前提,通风运行时,选择适宜的送风参数可节省通风资源。本文研究成果为机舱通风系统设计提供了参考依据。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 概述  9-10
  1.2 课题研究的目的  10-11
  1.3 CFD 及其软件  11-13
    1.3.1 CFD 简介  11-12
    1.3.2 CFD 软件简介  12-13
  1.4 CFD 在暖通空调领域发展现状  13-16
    1.4.1 国外发展状况  13-14
    1.4.2 国内发展状况  14-15
    1.4.3 CFD 在船舶机舱通风领域的应用  15-16
  1.5 本课题研究内容  16-17
第2章 数学理论及方法  17-32
  2.1 流场基本控制方程  17-20
  2.2 数值求解方法  20-25
    2.2.1 计算区域的离散化  21-22
    2.2.2 控制方程的离散化  22-23
    2.2.3 流场数值计算方法  23-24
    2.2.4 SIMPLE 算法  24-25
  2.3 超松弛与欠松弛  25-26
  2.4 湍流及其模型  26-29
    2.4.1 湍流的基本方程  26-27
    2.4.2 湍流的数值模拟方法  27-28
    2.4.3 湍流模型简介  28-29
  2.5 组分输运模型  29-30
  2.6 数值模拟方法验证  30-31
  2.7 本章小结  31-32
第3章 船舶机炉舱通风的数值模拟  32-43
  3.1 机舱通风系统设计简介  32-33
  3.2 热负荷计算及送风量确定  33-37
    3.2.1 舱内热负荷计算  33-35
    3.2.2 送风量的确定  35-37
  3.3 机炉舱通风模型的建立  37-40
    3.3.1 机炉舱物理模型  37-38
    3.3.2 网格划分  38-39
    3.3.3 数学模型的选择  39-40
  3.4 数值求解过程  40-42
    3.4.1 边界条件的确定  40-41
    3.4.2 FLUENT 求解参数设置  41-42
    3.4.3 求解收敛判定及结果处理  42
  3.5 本章小结  42-43
第4章 模拟结果及分析  43-72
  4.1 风口位置对气流组织的影响  44-54
    4.1.1 速度场分析  46-51
    4.1.2 温度场分析  51-54
  4.2 通风运行参数对舱内环境的影响  54-62
    4.2.1 送风温度对舱内环境的影响  55-58
    4.2.2 送风速度对舱内环境的影响  58-62
  4.3 机舱通风运行工况分析  62-64
  4.4 局部气流组织的改进  64-70
  4.5 本章小结  70-72
结论  72-73
参考文献  73-77
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  77-78
致谢  78

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 船舶结构 > 船舱 > 机舱
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