深海载人平台舱室热特性的仿真与优化

建立深海载人平台空调舱室传热过程的数学模型和Matlab仿真程序,分析典型航行工况下舱室隔热层厚度、空调设计风量及开启时长、舱内平均风速和舱内蓄热体蓄热能力4方面因素对舱内温度的影响,并根据计算结果提出优化建议。结果表明:通过调整隔热层的厚度可将定深作业阶段的舱内温度稳定在人员舒适范围,避免空调长时间运行;合理选择空调设计风量和下潜阶段的开启时长,既可以起到节能降噪的作用,又可以保证温度不超出允许范围;舱内平均风速的变化对舱内温度影响不大;增加舱内蓄热体总热容和传热面积可以减小舱内温度波动。     

船用定风量空调系统能量调节的研究与应用

定风量空调系统是船用中央空调系统的重要组成部分,为人员住舱和部分工作舱室提供一定温湿度和洁净度的新鲜空气。船用空调系统多采用一次回风系统,通过集中式空调器回风口设置的温湿度传感器,来控制空调器的能量调节和送风温度。然而,在回风温度受到干扰、舱内人员数量变化或末端风量被调节等情况下,舱内的实际温度将受到影响,部分舱室不能满足设计需求。某外贸船采用回风控制和典型舱室控制相结合的方法,根据不同工况下对两种控制方法的切换使用,解决了上述影响因素引起的舱内温度不稳定的情况。     

舰船典型舱室气流组织数值模拟

针对舰船舱室空调系统的末端形式不同于民用建筑空调系统末端形式的特点,提出对采用布风器方式的舰船舱室的气流组织形式进行研究。采用计算流体动力学(CFD)技术,建立实船典型两人舱室的数值试验模型,根据舰船的实际边界条件对该舱室夏季设计工况和冬季设计工况下的气流组织进行数值模拟计算,并对典型截面的速度场及温度场进行分析。模拟结果表明:在夏季设计工况下,虽然布风器周围风速较高、温度较低,但舱内人员活动区域速度场分布较均匀,舱内风速小于0.3 m/s,温度场分布也较为均匀,温度约为26~27℃;在冬季设计工况下,除布风器周围风速较高、温度较高外,舱室大部分区域风速较低,小于0.2 m/s,温度约为20℃。无论是夏季还是冬季设计工况,采用布风器末端形式的典型两人舱室人员活动区域内的气流速度及温度均满足舒适性标准要求,结果验证了该典型舱室空调系统布置的合理性。     

电动调风门在定风量空调系统中的局部温控

船用中央空调系统多采用定风量空调系统，对每个舱室提供具有一定温湿度的额定风量，以满足各舱室的换气次数和室温要求。定风量空调系统运行时，因舱内人员数量剧变引起的室温变化，往往不能及时反馈给集中式空调器进行能调，从而导致舱内舒适度下降。通过增设电动调风门，有效提高本舱的局部温控能力、人员舒适性和系统经济性，为后续空调系统的设计提供参考。     

载人潜水器水下传热问题近似计算方法

本文重点提出一种用于计算水下载人潜水器热交换的传热模型,该传热模型首次综合考虑了水下隔热层、空调、蓄热体、热源等因素对舱内温度的影响,在做出一定假设后,问题可简化为一维非稳态传热问题,采用有限差分方法对导热微分方程进行数值求解,并利用Matlab实现程序化计算。利用该程序对某工程算例的不同工况进行计算,将结果与AMESim仿真结果对比分析,验证所提传热模型及计算方法的正确性。该模型与方法为今后水下载人潜水器在热舒适性问题上的研究设计提供了一种便捷技术手段。     

高温载荷下带隔热层加筋板结构热力响应研究

隔热材料在船舶领域应用广泛，起到良好的稳定舱室温度的作用，但目前对带隔热层加筋板结构热力响应的研究较少。基于热弹性力学，采用直接热力耦合的方法对有隔热层的加筋板在高温载荷作用下的结构热力响应进行数值模拟，确定了更合理的带隔热层加筋板结构热力分析方法，研究了隔热材料的厚度、导热系数和热膨胀系数对加筋板结构温度场和热应力场的影响；计算了将隔热层覆盖区域进行绝热处理时加筋板结构热力响应结果，并与考虑隔热层的复杂模型热力响应结果进行对比分析。结果表明：有无隔热层对加筋板结构的热力响应结果有极大影响，继续增加隔热层厚度，结构的温度和应力均会增大；隔热材料的热膨胀系数在一定范围内对结构的温度结果和应力结果影响很小；将隔热层覆盖区域进行绝热处理后，结构的温度和应力有所增大，各特征点等效应力最多增大了9.42%，绝热简化模型的计算结果相对保守。研究结果可为船舶结构设计和安全性分析提供技术支撑。     

舰载导弹烤燃数值模拟研究

介绍了舰载导弹发射舱相邻舱室起火时火源对舱内导弹的烤燃研究方法,分析了影响烤燃过程的各种因素,建立了一般烤燃传热数学模型,模拟计算了某型导弹烤燃时间—温度的变化过程。提出了改进发射舱内热安全性设计的具体建议,具有工程应用价值。     

船舶舱室空调热舒适性评价指标及其微气候参数优化

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。文章分析了影响空调舱室热舒适性的诸多因素,讨论了PMV (Predicted Mean Vote 预测平均满意值) 指标的作用及其运算方法。建立了舱室简化模型,并结合实际海况,计算了不同温度、相对湿度组合下的PMV,PPD(Predicted Percentage of Dissatisfied, 预测不满意率)值及系统热负荷,分析了舱室内温度、相对湿度对其热舒适性及能耗的影响。在满足热舒适性指标的情况下,优化船舶空调设计参数以实现节能的目的。文章对船舶空调的设计及舱室温微气候参数的选择具有借鉴意义。     

舱壁保温层对深潜器舱内温度的影响

通过数值模拟的方法,对深潜器下潜和巡航过程中的传热进行分析,研究下潜速度、保温层厚度、保温层导热系数对舱内温度和内壁面温度的影响。下潜速度的增加,从时间上考虑,对舱内温度影响较小。随着导热系数的增加,保温层厚度变化对舱内环境温度影响程度减小。导热系数一定时,保温层厚度增加,舱内环境温度会线性上升,而环境温度与舱内壁面温差则线性减小。随着保温层厚度的上升,导热系数的变化对舱内环境温度影响程度变大。保温层厚度一定时,导热系数增加,舱内环境温度会加速下降,环境温度与舱内壁面温差加速上升。因此,保温层导热系数应尽量选取靠近0.1 W/(m·K),而厚度以3cm为宜。     

居住舱室空气环境舒适性数值分析

[目的]为比较不同送风方案对居住舱室空气环境的影响,[方法]采用计算流体力学技术对四人居住舱室内的空气环境舒适性进行数值研究。分析气流组织分布的评价指标,对夏季工况下舱室模型的风速、温度、相对湿度、PMV值和CO_2浓度进行模拟计算。通过对比不同送风方案的模拟结果,研究送风角度、送风温度和送风量对舱室内气流组织热舒适性及空气品质的影响。[结果]研究结果表明:送风角度分别取30o和45o时对模拟结果影响较小;降低送风温度并减小送风量虽然会导致舱室内空气湿度相对较小、CO_2浓度较高,但均可满足设计要求,且综合考虑气流组织的评价指标,研究的方案能提高舱室气流组织热舒适性。[结论]研究结果对居住舱室送风口布置具有一定的指导意义。     

新型液化天然气船液货围护系统传热模型及蒸发率计算

分析了一艘170000m3新型液化天然气船的船体结构,通过合理和必要的简化,建立了液货围护系统的传热模型。分别使用解析方法和ANSYS Fluent软件数值模拟方法计算了在不同绝热层厚度条件下的液货舱漏热量,得到不同条件下液货围护系统的温度场分布情况以及液货蒸发率。得出以下结论:综合考虑两种计算方法的计算结果,为了满足在不同工况下航行时液货的日蒸发率不能超过0.1%的要求,绝热层的设计厚度应不小于450mm。     

复合抗弹结构设计及隔热性能验证

超高分子量聚乙烯纤维增强塑料(UFRP)层合板具有良好的抗侵彻性能,但受温度影响明显,其热损伤的临界温度仅为147℃.为了避免火灾产生的高温使UFRP层合板失去抗弹性能,设计了以船用钢为前/后面板,SiO2气凝胶毡为隔热层,UFRP层合板为抗弹层的复合抗弹结构.在A60耐火等级标准条件下,对复合抗弹结构的有限元模型进行瞬态热分析,探索了复合抗弹结构内部的温度分布与SiO2气凝胶毡隔温层厚度的关系.根据有限元仿真结果,近一步对SiO2气凝胶毡隔热层厚度为20 mm的复合抗弹结构单元开展耐火试验.结果表明:SiO2气凝胶毡具有良好的隔热性能,在A60耐火等级标准条件下,保持复合抗弹结构中UFRP层合板抗弹性能完好所需的SiO2气凝胶毡隔热层厚度至少为20 mm.     

水面舰艇弹库空调通风计算研究

水面舰艇弹库是属于DDA危险区域（易失火或爆炸）,其安全性不仅关系舰艇的战斗力,还关乎舰艇的生命力。弹库空调通风设计是弹库设计的一项重要内容。弹库的空调通风计算非常复杂,主要包括两个方面：一是弹库的热负荷计算;二是弹库的空气处理过程计算。本文在总结分析以往经验公式的基础上,开发了热负荷计算软件和弹库空气处理过程计算软件,大大减少了设计人员的工作量,提高了工作效率,并为弹库空调器的设计选型提供了依据。     

船舶舱室环境下的动态热舒适研究

船舶舱室环境热舒适是影响船员身体健康和工作效率的重要因素,为了确保舒适健康的船舶舱室微气候环境,对改善船员居住环境条件和生活质量,提高工作效率具有重要意义。对船舶舱室环境下的动态热舒适性及动态热舒适指标进行了研究,并在此基础上,分别从温度和风速的动态化出发,对船舶舱室的动态热舒适进行了分析。     

机舱热发散控制用通风参数影响的模拟分析

针对船舶机舱发电机组、锅炉等高负荷热源,研究采用空气射流通风技术进行热发散控制。结合机舱的现场条件,建立机舱热发散控制的物理模型,选用计算流体力学的标准k-ε模型作为数值模拟计算模型。采用正交试验法对稳态条件下的送风速度、喷嘴高度、送风温度、送风湿度、排风速度等因素进行了模拟试验分析。试验得出不同通风因素对热发散控制效果影响的显著性大小排序：送风温度、送风速度、喷嘴高度、排风速度。结合试验分析结果提出了热发散通风控制的优方案和考虑节能后再优化调整方案。     

复杂船舶围壁传热系数取值探讨

采用数值模拟软件对几种复杂船舶围壁进行稳态传热计算,并将计算所得围壁传热系数与相关标准提供的计算值进行对比.结果表明,采用数值方法计算得到的复杂船舶围壁传热系数与相关标准提供的参考值相比差异很大.计算结果也表明：空气层厚度对船舶甲板围壁的传热系数影响较大,而对垂直围壁的传热系数影响较小;隔热材料的导热系数对垂直围壁的传热系数影响较大,而对甲板围壁传热系数的影响较小.相关标准直接笼统地给出了各种类型船舶围壁的传热系数,而对围壁空气层厚度及隔热材料导热系数等未作详细说明,在对围壁传热量进行计算时采用标准推荐的传热系数会出现较大偏差,建议针对具体的船舶围壁,通过数值模拟或实验来获取围壁传热系数.     

利用溴化锂吸收式空调回收海洋平台余热的应用研究

针对海洋石油平台上大量余热资源的利用问题,以锦州油田某平台的余热情况和空调系统设计为例,设计了溴化锂吸收式空调系统。该系统采用烟气双效型溴化锂吸收式空调机组,利用主机高温烟气作为热源,完成了两套应用方案,并进行了方案技术对比。以方案一为基础进行了溴化锂吸收式空调系统的布置设计和经济评价。结果表明,采用该系统具有良好的节能效果和经济效益。     

海洋平台生活区通风管路系统噪声预报

针对海洋平台通风管路系统噪声进行研究,基于数值方法对通风系统管路流激噪声进行了计算,并与管路风机传递噪声的影响进行了对比,给出了通风管路系统噪声特性规律。采用CFD方法建立通风管路系统流体动力分析模型,得到风管湍流脉动压力；在此基础上,建立通风系统管路及典型平台房间噪声预报的统计能量分析模型,开展了特征参数对通风系统管路激流噪声的影响分析,并对风机传递噪声进行了研究。结果表明,风管流量与风管流激噪声直接相关,风机传递噪声对风机附近舱室有较大影响,距风机较远处管路噪声仍以流激噪声为主。     

汽车空调箱内空气流动的数值模拟研究

建立了汽车空调箱的数学模型,与换热器的单体吹风实验结合,采用多孔介质模型计算了空气在蒸发器与暖风芯体间的压力降。通过分析换热器内部速度场、压力场,揭示了空气在空调箱内的流动特性。结果表明：由于蒸发器迎风面积较大,蒸发器侧的压力损失不高,而在暖风芯体处,由于通道扩张不充分,芯体处的速度场不均匀,流体在箱体边缘发生了回流,降低了芯体的换热效能。在出口处,存在较强涡流,是空调箱阻力的主要来源。     

流固耦合船舶舱室中低频噪声数值分析

文章介绍了封闭声腔结构区域内流固耦合声学有限元数值分析理论、方法和计算流程,并用该方法进行封闭区域内声学特性分析,应用于船舶舱窀噪声数值预报.文中计算考虑了船舶动力激励源引起的结构振动响应噪声、空调风口噪声源引起的空气噪声及舱室周围复合吸声材料.