基于数值模拟的船舶空调舱室热舒适性分析

发布时间：2021-07-15 21:31

　　船舶空调舱室热舒适性是影响船员工作效率和生活品质的重要因素。文章利用数值模拟的方法分析了不同送风温度、送风速度下船舶舱室内温度场与速度场的分布,选取了船舶舱室模型中具有代表性的4个截面,揭示不同位置的空气流速与温度差异。船舱下半部分温度变化较明显,约比送风温度高1℃～3℃。依据热舒适性方程,利用预期平均满意值（PMV）热舒适性计算分析工具,研究了送风温度、送风速度及空气的相对湿度对热舒适性指标PMV和预期不满意率（PPD）的影响。通过数值模拟与理论方法相结合,优化这3个参数的取值范围,并进一步分析三者之间的相互作用。结果显示,当送风速度、送风温度超出优化范围,可以分别适当地调节送风温度及空气的相对湿度来满足热舒适性要求,这为船舶空调热舒适性的设计与优化提供了重要依据。 

【文章来源】：船舶工程. 2020,42(11)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

船员居住舱室模型

船舶住舱结构狭小低矮，布置紧凑，对气流组织的要求更高。采用下送风上回风的方式进行模拟具有通风效率高、运行能耗低等优点[17]。送风口的送风方式采用射流送风，计算方法采用标准的k-ε模型，用隐式SIMPLEC算法耦合压力和速度场收敛标准以同时达到质量与热平衡，计算中引入重力及浮力相[18]。对空气与舱室内部耦合面（床与船员的表面）进行网格重分，采用网格插入的方式实现网格细划，如图2所示。基于Ansys模拟了夏季工况下送风速度以及送风温度对船舶热舒适性的影响。送风速度以及送风温度的取值范围见表1。3 船舶舱室送风温度的模拟以及热舒适性分析

图3和图4为送风温度为295 K时4个截面的温度分布。由图3中x=1 m（床中间位置）与x=3 m（船员主要活动区）可以看出，靠近地面处的温度要高。这是由于在模拟过程中将人体与休息用的床简化为热源来处理。进一步分析发现，靠近船舱四周壁面的位置温度明显要高于其他空间位置的温度。由z=0.5 m和z=1.7 m两水平截面可以分析出，四周壁面拐角连接处的温度最高，温度接近306 K，而其他空间位置的温度分布较均匀，且接近送风温度295 K。综上可知，船员在船舱主要活动区域与休息区的温度约为296 K～298 K。图4 水平截面z=0.5 m、z=1.7 m处的温度场

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD模拟的船舶空调舱室热舒适性研究[J]. 柴婷,毛佳炜,陆懿东.  船舶与海洋工程. 2015(02)
[2]船舶舱室空调热舒适性评价指标及其微气候参数优化[J]. 楼海军,阚安康,康利云,刘红敏.  船舶工程. 2014(S1)
[3]船舶舱室内热舒适性参数的选取[J]. 王世忠,周爱民,施红旗,卜锋斌.  舰船科学技术. 2012(10)
[4]不同气流组织下夏季空调室内热舒适环境模拟[J]. 谢东,王汉青.  建筑热能通风空调. 2008(03)

硕士论文
[1]船舶住舱通风模式优化及污染物排除研究[D]. 韩星星.华中科技大学 2018



本文编号：3286501