北極航道是聯(lián)系東亞、歐洲及北美最經(jīng)濟(jì)便捷的航道,因此船舶在極地環(huán)境下的航行引起了各國(guó)研究者的廣泛關(guān)注和研究。換熱器是船舶海水系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備,換熱器的穩(wěn)定運(yùn)行是保障船舶安全的關(guān)鍵因素。本文利用CFD技術(shù)對(duì)極地船殼管式換熱器在極地環(huán)境下的內(nèi)部三維流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,對(duì)換熱器殼程結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,并對(duì)不同初始條件下海水-冰晶兩相流在換熱管內(nèi)（管程）的流動(dòng)與換熱特性進(jìn)了分析�；陬w粒動(dòng)力學(xué)理論建立了適用于海水-冰晶兩相流的歐拉-歐拉雙流體模型,通過相間作用力對(duì)離散相和連續(xù)相進(jìn)行耦合,使用相間傳熱傳質(zhì)模型模擬兩相之間的質(zhì)量和熱量傳遞,使用各相k-ε湍流模型以充分考慮相間相互作用對(duì)兩相流湍流特性的影響。使用k-ε湍流模型作為殼程淡水單相流的數(shù)學(xué)模型。為了避免因換熱管壁面恒壁溫或恒熱流邊界條件帶來的計(jì)算誤差,基于Scheme語(yǔ)言編寫FLUENT腳本程序?qū)崿F(xiàn)換熱器殼程和管程的分區(qū)求解、換熱管壁面耦合,使換熱管壁面溫度及熱流密度成為計(jì)算結(jié)果的一部分。將數(shù)值計(jì)算結(jié)果同經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,從而驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性。通過對(duì)不同折流板數(shù)目下?lián)Q熱器殼程速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)的分析,采用j-f... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 殼管式換熱器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 冰漿流國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 管程海水-冰晶兩相流及殼程淡水單相流數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)
    2.1 海水-冰晶兩相流數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 歐拉-歐拉雙流體模型
        2.1.2 相間傳熱傳質(zhì)模型
        2.1.3 顆粒動(dòng)力學(xué)理論
        2.1.4 湍流模型
    2.2 淡水單相流數(shù)學(xué)模型
    2.3 壁面函數(shù)
    2.4 有限體積法
    2.5 本章小結(jié)
第3章 換熱器數(shù)值模擬及準(zhǔn)確性驗(yàn)證
    3.1 殼管式換熱器幾何模型
        3.1.1 換熱器幾何建模
        3.1.2 網(wǎng)格劃分
        3.1.3 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
    3.2 海水-冰晶及淡水物性參數(shù)
        3.2.1 海水物性參數(shù)
        3.2.2 冰晶物性參數(shù)
        3.2.3 淡水物性參數(shù)
    3.3 邊界條件設(shè)置
        3.3.1 耦合邊界條件
        3.3.2 其他邊界條件
    3.4 計(jì)算求解
        3.4.1 求解設(shè)置
        3.4.2 計(jì)算求解內(nèi)容
    3.5 數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
第4章 折流板數(shù)目對(duì)殼程流動(dòng)換熱特性的影響
    4.1 換熱器性能分析方法
        4.1.1 場(chǎng)協(xié)同理論分析法
        4.1.2 換熱量與流動(dòng)阻力損失相結(jié)合的分析法
        4.1.3 熵分析法
        4.1.4 j-f因子分析法
    4.2 折流板數(shù)目對(duì)換熱器殼程流動(dòng)換熱的影響
        4.2.1 折流板數(shù)目對(duì)換熱器殼程速度場(chǎng)的影響
        4.2.2 折流板數(shù)目對(duì)換熱器殼程溫度場(chǎng)的影響
        4.2.3 折流板數(shù)目對(duì)換熱器殼程壓力場(chǎng)的影響
        4.2.4 折流板數(shù)目?jī)?yōu)化
    4.3 本章小結(jié)
第5章 海水-冰晶兩相流在換熱管內(nèi)的流動(dòng)與換熱特性
    5.1 換熱管進(jìn)口海水流速對(duì)海水-冰晶流動(dòng)換熱特性的影響
        5.1.1 換熱管進(jìn)口海水流速對(duì)冰晶顆粒分布的影響
        5.1.2 換熱管進(jìn)口海水流速對(duì)冰晶相變的影響
        5.1.3 換熱管進(jìn)口海水流速對(duì)兩相流換熱特性的影響
        5.1.4 換熱管進(jìn)口海水流速對(duì)兩相流壓降的影響
    5.2 換熱管進(jìn)口含冰率對(duì)海水-冰晶流動(dòng)換熱特性的影響
        5.2.1 換熱管進(jìn)口含冰率對(duì)冰晶顆粒分布的影響
        5.2.2 換熱管進(jìn)口含冰率對(duì)冰晶相變的影響
        5.2.3 換熱管進(jìn)口含冰率對(duì)兩相流換熱特性的影響
        5.2.4 換熱管進(jìn)口含冰率對(duì)兩相流壓降的影響
    5.3 殼程流體溫度對(duì)海水-冰晶流動(dòng)換熱特性的影響
        5.3.1 殼程流體溫度對(duì)冰晶顆粒分布的影響
        5.3.2 殼程流體溫度對(duì)冰晶相變的影響
        5.3.3 殼程流體溫度對(duì)兩相流換熱特性的影響
        5.3.4 殼程流體溫度對(duì)兩相流壓降的影響
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間獲得與學(xué)位論文相關(guān)的科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]基于Nimbus-7和DMSP衛(wèi)星資料的北極海冰變化特征分析[J]. 沈春,施偉來.  海洋預(yù)報(bào). 2015(04)
[5]北極油氣資源開發(fā)對(duì)世界能源格局和中國(guó)的潛在影響[J]. 朱明亞,平瑛,賀書鋒.  海洋開發(fā)與管理. 2015(04)
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[8]折流板換熱器性能影響因素?cái)?shù)值模擬研究[J]. 劉敏珊,楊帆,董其伍,歐陽(yáng)克.  鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2010(01)
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[10]折流板換熱器殼程流場(chǎng)數(shù)值模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 劉敏珊,董其伍,劉乾.  化工設(shè)備與管道. 2006(02)

博士論文
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[2]冰漿的管道輸送熱流動(dòng)特性[D]. 王繼紅.大連理工大學(xué) 2013
[3]漿氮的制備及其在水平管內(nèi)的流動(dòng)與相變換熱特性研究[D]. 江芋葉.上海交通大學(xué) 2013

碩士論文
[1]冰漿流動(dòng)特性及其熱力學(xué)分析[D]. 謝小凱.湖南科技大學(xué) 2017
[2]管翅式換熱器中冰漿相變換熱特性[D]. 龍有為.大連理工大學(xué) 2016
[3]船用換熱器流動(dòng)與傳熱的三維流場(chǎng)數(shù)值模擬研究[D]. 王冶.上海交通大學(xué) 2013
[4]北極東北航道沿途冰況信息應(yīng)用研究[D]. 趙津.大連海事大學(xué) 2012
[5]冰漿在板式換熱器中的流動(dòng)與傳熱研究[D]. 徐陳蕓.華中科技大學(xué) 2012
[6]二元冰輸送過程的摩阻與傳熱特性研究[D]. 魏娟.上海海事大學(xué) 2005
[7]船舶中央冷卻系統(tǒng)的分析與初步研究[D]. 潘偉昌.哈爾濱工程大學(xué) 2001



本文編號(hào)：3204777