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舱室通风特性全流场数值模拟

【摘要】:船舶舱室内的空气品质,如湿度、温度、区域流速、区域温差、洁净度以及空调能耗等,是舱室空气调节的重要考察指标,对舱室内空气环境进行合理的气流组织对提高空气品质有着重要的影响,因此气流组织成为工程设计中必须重点考虑的问题之一。合理的气流组织和有效地通风对于控制室内污染物分布,改善室内空气品质,提高舱室居住及工作舒适性有着重要的意义。 本文利用FLUENT软件,以计算流体力学和传热学为基础,建立了机舱通风冷却气流组织形式的数学及物理模型,模拟了舱室内通风冷却气流的湍流流动,在对计算模型进行理论分析和合理假设的基础上,运用k-ε模型与SIMPLE方法对室内气流组织进行了三维数值模拟,在此基础上对计算结果进行了深入分析,最终给出合理的优化设计方案。本文主要进行的研究如下: 1.基于风机系统阻力相同前提下舱室全流场的数值模拟。假设舱室内每台风机的系统阻力相同,在设定边界条件时给定每台风机的系统阻力,考察在这种前提下舱室内速度场和温度场的分布规律。本文共进行了系统阻力为1600Pa、1400Pa和1200Pa三种情况舱室流场的数值计算,得到了在风机通风系统阻力相同时舱室流场的三维分布。 2、基于风机通风量相同前提下舱室全流场的数值模拟。假设舱室内每台风机的系统阻力无限制,通过调节风机系统阻力使舱室内每台风机的通风量相同,考察在这种前提下舱室内速度场和温度场的分布规律。本文共进行了风机通风量为40000m3/h、30000m3/h、20000m3/h三种情况下舱室流场的数值计算,得到了在风机通风量相同时舱室流场的分布状态。 3、设备表面温度对舱室内流场分布影响的数值模拟。通过改变设备表面温度的数值,得到其对舱室内速度场和温度场分布的影响规律。 4、给出舱室通风特性的优化方案。通过对数值模拟结果的深入分析,得到舱室通风冷却的优化设计方案,为舱室通风的改良提供参考。

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