針對(duì)寒區(qū)船舶桿件結(jié)構(gòu)的結(jié)冰問題,采用Fluent和Fensap-ice相結(jié)合的方法對(duì)桿件結(jié)構(gòu)結(jié)冰開展數(shù)值模擬。選取風(fēng)速作為敏感參數(shù),分析了風(fēng)速變化對(duì)結(jié)冰厚度和結(jié)冰量的影響,得出如下結(jié)論:隨著風(fēng)速?gòu)? m/s增加到7 m/s,桿件表面冰厚最大值的位置逐漸向左移動(dòng),因?yàn)樗嗡俣入S來流速度的增加而增加,在位移相同時(shí)水滴更快到達(dá)結(jié)構(gòu)表面,水滴運(yùn)動(dòng)軌跡偏轉(zhuǎn)更小,更多的水滴撞擊到0°位置處,冰厚最大值也隨之向0°方向移動(dòng);風(fēng)速為7 m/s時(shí)桿件表面的冰厚并未遠(yuǎn)大于1 m/s時(shí)的冰厚,因?yàn)轱L(fēng)速為1 m/s時(shí)圓柱表面所結(jié)霜冰的密度僅為7 m/s時(shí)的22.8%,當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),冰的密度越小體積就會(huì)越大,因此雖然1 m/s時(shí)結(jié)冰量?jī)H為7 m/s的18.1%,但冰厚并未遠(yuǎn)小于7 m/s時(shí)的冰厚;在風(fēng)速為1～7 m/s區(qū)間內(nèi),隨著風(fēng)速的增加,桿件表面的結(jié)冰量近似的呈線性方式增加。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(09)北大核心

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【部分圖文】：

寒區(qū)船舶結(jié)冰現(xiàn)象[4]Fig.1Shipicingincoldregions

?[13]。由于水滴幾乎立刻凝結(jié)，霜冰的每個(gè)冰晶顆粒之間存在著一定量的空氣并維持半球狀，使其具有粗糙的外形和不透明的性質(zhì)，而且密度和強(qiáng)度都比明冰較低[14]。2方法驗(yàn)證由于寒區(qū)船舶結(jié)構(gòu)結(jié)冰的特殊性，通常對(duì)其的研究都是通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行的，而受到我國(guó)地理位置的影響，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是非常耗時(shí)且成本極高的[15]。因此，圖1寒區(qū)船舶結(jié)冰現(xiàn)象[4]Fig.1Shipicingincoldregions圖2明冰、霜冰與風(fēng)速和溫度的關(guān)系[11]Fig.2Relationshipbetweenglazeandrimeandwindspeedandtemperature[11]圖3霜冰的形成過程簡(jiǎn)圖Fig.3Theformationofrime第42卷沈杰，等：風(fēng)速對(duì)寒區(qū)船舶桿件結(jié)構(gòu)霜冰結(jié)冰的影響分析·57·

度入口邊界條件，outlet為壓力出口邊界條件，上下邊界為壁面邊界條件。結(jié)冰數(shù)值模擬條件由1.1節(jié)中的結(jié)冰氣象條件確定（詳細(xì)計(jì)算參數(shù)見表2），由圖2可知本文的結(jié)冰類型應(yīng)為霜冰，此外由于不同風(fēng)速下所結(jié)霜冰的密度不同，本文參考Macklin[17]根據(jù)冰風(fēng)洞試驗(yàn)得到的霜冰密度經(jīng)驗(yàn)公式（見公式9）確定霜冰密度。表1計(jì)算條件Tab.1Calculationconditions圓柱直徑/mm大氣溫度/℃風(fēng)速/m·s–1平均水滴直徑/μm液態(tài)水濃度/g·m–3結(jié)冰時(shí)間/s25.4–1560200.5200圖4結(jié)冰計(jì)算流程Fig.4Icingcalculationprocess圖5x軸坐標(biāo)定義Fig.5X-axiscoordinatedefinition圖6計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)結(jié)果對(duì)比Fig.6Comparisonofcalculationresultswithliteratureresults·58·艦船科學(xué)技術(shù)第42卷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3412257