基于封闭机舱CFD分析的通风系统优化研究

  目前，世界造船业已经进入更高层次的“数字化”阶段，但对机舱通风系统的设计主要都是根据经验完成的，到目前为并没有一个较为准确的方法和成熟的理论，通风效果需要等到船舶建造完成后通过实验测量才能够知道，具体的机舱内各点的温度，压力与流速等分布也无法得知。由于机舱温度场与流场的分布受到很多因素（如机舱结构，风量，风口等）的影响，是一个非常复杂的问题。此外，相对于传统的开式机舱通风系统，闭式机舱通风系统要复杂得多，仅仅根据经验来完成方案的设计是不够科学的，也极易造成很大的偏差从而导致大量地返工与浪费，严重影响整条船的建造质量。 如果能预先确定工程设计中闭式机舱内的温度场、流场的分布及通风效果，在船舶施工建造之前找出设计方案中存在的问题与不足，将具体十分重要的现实意义。本文主要采用计算流体力学（CFD）技术研究典型的封闭机舱内空气的分布情况，并在此基础上探讨了闭式机舱通风系统设计的优化方法。 本文首先根据某船封闭机舱通风系统的任务要求及规范，确定了闭式机舱通风系统的通风量及初步通风方案，并绘制出闭式机舱通风系统的布置图，建立了封闭机舱的三维数值模型并运用计算流体力学软件Fluent对系统内部三维湍流进行数值模拟，通过对改进前后机舱内部的温度场与流场的分析解决了初步方案中存在的问题。 针对改进后的系统，进一步定量分析了影响机舱通风系统通风效果的相关参数，如循环风送风角度与送风速度，绘制出了不同工况下典型断面的热层分布图并引入不同的评价指标EDT，ADPI，Et等对不同工况下的气流组织进了评价分析，，研究表明，在机舱大型发热设备集中的位置增加布风口与排风口，能有效带走大量的热负荷并消除油气的聚集，为了兼顾工作区舒适性要求及流场组织，在发热大户后上方采用中等风速以45°或者75°送风，侧向下向后回风是比较理想的气流组织形式。基于以上研究，本文最后对机舱通风系统的设计给出了合理建议，为今后闭式机舱通风系统的优化设计与研究提供了直观依据和有用参考。

【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U664.86
【目录】：

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