厂房热环境对船体构件温度分布规律模拟研究

发布时间：2017-09-01 07:08

  本文关键词：厂房热环境对船体构件温度分布规律模拟研究

  更多相关文章： 数值模拟 STAR-CCM+ 湍流模型 温度分布 流固耦合 船体涂装

【摘要】：就现在而言,人们对海洋事业的发展在逐渐的扩大,不论是从深度上还是广度上,不论是能源还是水源,各国对此都非常感兴趣。海洋的开发必然离不开船舶业的发展。从而各国不论是在军事上还是民用上对船舶建造的要求也越来越高,对船体吨位数的需求也越来越大。也就是说船体增大的同时与海水和潮湿的空气接触面也就越来越大,腐蚀也就越严重。进而船体涂装的重要性也越来越明显。本文研究是在特定规模大空间厂房下,考虑是否输送特定条件的新风,利用数值模拟得出厂房工件表面相关的温度分布和气流分布规律,看是否符合涂装要求,最后指出不足并进一步提出改进。选用计算流体动力学软件STAR-CCM+进行模拟,在3DCAD中依照厂家数据要求建立模型。具体描述及相应参数如下：厂房长×宽×高：80m×30m×12m(厂房可默认无门窗)排风口布置在厂房30m宽度方向单侧墙上,风口尺寸：3000mm×1000mm,距地面高度500mm,共5个,均匀分布。总排风量160000m3/h。送风口布置在厂房80m长度方向双侧墙上,总送风量80000 m3/h。自然进风口布置在厂房屋顶上,风口尺寸：Φ2000mm,高度为12m,共7个,均匀分布。进风温度-10℃。自然进风量80000 m3/h。在已建立的模型上采用不同位置和不同数量的送风口和排风口,模拟时选择k-ω湍流模型进行对比模拟研究。根据气流模拟的分析,得到以上不同的情况下气流流动效果图和温度分布效果图。将所得到的效果图进行对比。分析表明,屋顶送风不变的情况下,两长壁面双排送风效果明显好于两长壁面单排送风效果。以大厂房两长壁面双排送风为基础,在厂房内放置船体工件,在特定指标工况下,模拟厂房气流流速分布,继而在气流与工件壁面流固耦合后,观察工件表面温度。经云图和表格的分析后,得知符合涂装要求,同时了解了流固耦合的一些特性。由以上研究成果可以看出,用计算流体动力学软件STAR-CCM+对建筑物流固耦合方面进行的数值模拟,能够比较清晰的分析温度分布和流场速度分布,所得到的数值模拟有一定的参考价值。
【关键词】：数值模拟 STAR-CCM+ 湍流模型 温度分布 流固耦合 船体涂装
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U663.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究的背景及意义11-12
• 1.2 船体涂装的重要性及国内外现状12-13
• 1.3 船舶涂装管理及国内外现状13-14
• 1.4 船舶涂装方面的要求14-16
• 1.5 油漆的选择要求16-17
• 1.5.1 针对船舶不同部位对涂料的选用16
• 1.5.2 以漆膜的厚度和涂料品种对船舶使用寿命来选择16-17
• 1.5.3 根据经济性原则选用17
• 1.5.4 从施工工艺性方面考虑17
• 1.6 涂装绿色环保问题17-18
• 1.7 船舶涂装方面国内外现状18-19
• 1.8 课题的研究内容及研究方法19-21
• 第二章 数值模拟相关理论与STAR-CCM+软件简介21-31
• 2.1 流体运动的基本模型21-22
• 2.2 湍流及其数学模型22-24
• 2.2.1 湍流流动的特征22-23
• 2.2.2 湍流流动的基本控制方程23-24
• 2.3 流固耦合的研究方法及应用24-26
• 2.3.1 流固耦合24-25
• 2.3.2 流固耦合的研究方法25
• 2.3.3 流固祸合的应用25-26
• 2.4 STAR-CCM+软件的介绍26-28
• 2.5 边界条件与STAR-CCM+软件中边界面的设定28-29
• 2.5.1 边界条件28
• 2.5.2 STAR-CCM+软件中边界面的设定28-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第三章 厂房增设补风口的气流组织模拟分析31-45
• 3.1 模型的建立31-33
• 3.1.1 模拟对象简介31
• 3.1.2 建立厂房模型一31-32
• 3.1.3 建立厂房模型二32
• 3.1.4 建立厂房模型三32-33
• 3.2 初始与边界条件33-34
• 3.3 软件设置介质参数34
• 3.4 数学模型网格的生成34-35
• 3.5 不同方案的模拟结果对比35-44
• 3.5.1 厂房没有机械补风情况下的模拟与分析35-38
• 3.5.2 厂房设有机械补风情况下的模拟与分析38-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第四章 涂装车间在采暖通风条件下船体工件的流固耦合45-59
• 4.1 模拟测试目的45
• 4.2 模型的建立45-47
• 4.2.1 模拟对象简介45-46
• 4.2.2 初始参数与边界条件46-47
• 4.2.3 软件设置介质参数47
• 4.3 数学模型网格的生成47-49
• 4.4 计算结果与分析49-57
• 4.4.1 厂房空气流动数据分析49-54
• 4.4.2 流固耦合后对固体工件的测试分析54-56
• 4.4.3 误差分析56-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第五章 结论59-61
• 5.1 结论59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-63
• 作者简介63
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文63-65
• 致谢65

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本文编号：770641