大型邮轮游步甲板区域烟流场数值模拟分析

发布时间：2020-10-29 17:58

　　 大型邮轮开敞式游步甲板气流场环境的平顺与稳定,将给乘客游步观光与娱乐活动带来舒适愉悦的环境,而在不利的顶部气流场环境下,受高压回旋气流作用和建筑通道的抽吸作用,邮轮烟囱排放扩散的烟气性气体可能将漂浮沉降于船尾游步观光甲板区,会回旋滞留于烟囱附近游步甲板区,更严重的话会在气流的裹挟作用下进入舱室人员进出通道与换气进风管道,不仅给邮轮造成极为有害的污染性影响,也对户外游步观光与娱乐活动的乘客带来极度不适感甚至毒副作用。游步甲板区域烟流场(烟气扩散特性)是反映并衡量大型邮轮舒适度与环保的重要品质性指标。基于上述原因,本文在基于计算流体动力学理论、烟气扩散原理的基础上,开展了大型邮轮烟流场数值计算研究。结合船舶甲板气流组织数值仿真方法,对不同偏航角和速度比对游步甲板区域烟流场分布特性进行研究,同时分析了四种双烟囱布置形式对烟气扩散的影响,获得了大型邮轮烟气扩散规律及较优的烟囱布置形式。通过增加烟囱的高度的方法,消除了不利偏航角度和烟囱布置形式对烟气扩散的影响。主要研究内容如下:1.阐述了全球大型邮轮发展现状以及我国大型邮轮发展前景;分类归纳整理了国内对于甲板气流场的研究现状及国外对于烟气扩散的研究现状。2.研究计算流体力学(CFD)计算基本理论,分析几种常见的湍流模型和网格划分方法适用范围;确定了本文使用的湍流模型和采用混合网格划分计算域,确立数值模拟计算的初始条件和边界条件。3.在烟气扩散理论的基础上,通过分析对比明确了本文所使用的研究方法,分析了烟气下洗现象产生的原因,总结了三种对船舶烟气扩散影响的关键因素:湍流区域、速度比、偏航角,同时为后文对游步甲板区域烟气扩散进行数值模拟提供了理论基础。4.在船舶烟气扩散的理论基础上,引入了偏航角和速度比两个参数,提出将偏航角和速度比进行组合的研究方法,分析了28种组合下大型邮轮游步甲板区域烟流场的烟流场的分布情况,获得了烟气扩散的分布规律。5.在大型邮轮单烟囱数值模拟研究结果基础上,对大型邮轮四种双烟囱布置形式进行研究,将烟囱布置形式分别与偏航角0°,30°及4种速度比进行组合,得到了较优的大型邮轮双烟囱布置形式。
【学位单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U698.4
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 研究内容及创新点
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 论文创新点
第2章 计算流体动力学基本理论
    2.1 引言
    2.2 CFD数值计算理论及求解过程
    2.3 数值计算方法
        2.3.1 基本控制方程
        2.3.2 湍流模型
        2.3.3 离散方法
        2.3.4 SIMPLE算法
    2.4 网格划分技术
        2.4.1 网格类型
    2.5 边界条件
    2.6 本章小结
第3章 烟气扩散原理
    3.1 引言
    3.2 烟囱周围气体流动
    3.3 船舶烟气扩散影响因素
        3.3.1 湍流区域
        3.3.2 速度比
        3.3.3 偏航角
    3.4 本章小结
第4章 单烟囱烟气扩散数值模拟
    4.1 引言
    4.2 数值计算
        4.2.1 计算模型
        4.2.2 网格划分
        4.2.3 边界条件
    4.3 计算结果分析
        4.3.1 船体周围流场分布`
        4.3.2 烟囱顶部速度云图
        4.3.3 偏航角对烟气扩散的影响分析
        4.3.4 速度比对烟气扩散的影响分析
        4.3.5 烟囱高度对烟气扩散的影响分析
    4.4 本章小结
第5章 双烟囱烟气扩散数值模拟
    5.1 引言
    5.2 计算模型的建立
    5.3 烟囱横向排列计算结果分析
        5.3.1 不同偏航角下涡量云图对比分析
        5.3.2 偏航角对烟气扩散的影响
        5.3.3 速度比对烟气流场的影响
    5.4 烟囱纵向排列计算结果
        5.4.1 不同偏航角下涡量云图对比分析
        5.4.2 偏航角对烟气流场的影响
        5.4.3 速度比对烟气流场的影响
        5.4.4 不同烟囱布置形式对比分析
        5.4.5 烟囱高度对烟气扩散的影响分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文研究总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及专利
致谢

【参考文献】

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本文编号：2861253