﻿ 基于CFD的船舶货舱通风数值模拟
 舰船科学技术  2017, Vol. 39 Issue (2): 48-51 PDF

Numerical simulation for the ventilation system of a vessel cargo hold based on CFD
ZHANG Qi, CHEN Ge, ZHANG Li-jun, CAO Kai, DUAN Fei
Technical Center, COSCO Shipyard Group Co. Ltd., Dalian 116600, China
Abstract: The ventilation system of a container ship's cargo hold has been simulated based on the actual ventilation conditions by utilizing CFD. Reasonable numerical method is used based on the characteristics of ventilation system. And the air flow is described through the tracing method of Lagrangian particle. In consideration of the influence of the number and facing directions of holes on air supply pipes, three different design plans are simulated. Finally the best one is found by comparing different design plans. The simulation results show that the CFD technology is conducive to design of ventilation in a vessel cargo and provides a powerful tool for improving the performance of ventilation system.
Key words: cargo hold     ventilation     Lagrangian particle     CFD
0 引 言

1 研究对象

 图 1 货舱的几何模型 Fig. 1 The geometric model of cargo hold
2 数值模拟 2.1 设计方案

 图 2 三种不同的设计方案对比 Fig. 2 Comparison of three different plans
2.2 计算模型 2.2.1 湍流模型及基本假设

2.2.2 拉格朗日粒子示踪模型

2.3 边界条件

2.4 网格划分

3 计算结果比较

 图 3 舱室的横剖面示意图 Fig. 3 Schematic of cross section of cargo hold

 图 4 方案 1 中x-1 至x-10 典型截面的速度分布 Fig. 4 The distribution of velocity magnitude at the sections fromx-1 tox-10 of plan 1

 图 5 方案 2 中x'-1 至x'-10 典型截面的速度分布 Fig. 5 The distribution of velocity magnitude at the sections fromx'-1 tox'-10 of plan 2

 图 6 方案 3 中x'-1 至x'-10 典型截面的速度分布 Fig. 6 The distribution of velocity magnitude at the sections fromx'-1 tox'-10 of plan 3

 图 7 拉格朗日粒子示踪图 Fig. 7 Schematic of Lagrangian particle trajectories

4 结 语

1）在送风管风量一定的情况下，方案 2 将送风管上开孔朝向空间更开阔的舷侧，有效减少了不必要的气流流速损失。数据分析结果表明，在重点关注的区域方案 2 无论从空气的流通速度还是流动的均匀性都明显优于方案 1 和方案 3；

2）方案 3 在保证送风管上开孔总面积不变的情况，增加了开孔数目，结果表明开孔数目增多对该货舱通风状况影响并不明显；

3）拉格朗日粒子轨迹示踪的方法直观地反映了气体流入到流出的动态情况，可做为观察空气流通状况的重要手段，该方法同样可以应用于舱室内污染物扩散的研究。

4）货舱内的通风系统设计方案除了考虑送风管上开孔的朝向和数目外还有很多影响因素，如送风管的布置、开孔的位置等，有待在后续的工作中进一步研究。

 [1] 郭昂, 郭卫杰, 王驰明, 等. 船舶机舱机械通风数值模拟分析和优化设计[J]. 中国舰船研究, 2014 (3): 93–98. GUO Ang, GUO Wei-jie, WANG Chi-ming, et al. Numerical simulation and optimization design of ship engine room ventilation system[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2014 (3): 93–98. [2] 王亚莹, 杜明, 王美波, 等. 海洋平台房间通风流场模拟[J]. 中国造船, 2010 (S1): 46–50. [3] 张卫东, 王世忠, 王新海, 等. 船舶舱室空调送风优化技术[J]. 舰船科学技术, 2011, 33 (2): 121–125. ZHANG Wei-dong, WANG Shi-zhong, WANG Xin-hai, et al. The technology of air conditioning and ventilation optimization in ship chambers[J]. Ship Science and Technology, 2011, 33 (2): 121–125. [4] 江宇, 宋福元, 李彦军, 等. 船舶机舱通风数值模拟分析[J]. 舰船科学技术, 2012, 34 (8): 52–55. JIANG Yu, SONG Fu-yuan, LI Yan-jun, et al. Numerical simulation of ventilation and analysis in ship engine room[J]. Ship Science and Technology, 2012, 34 (8): 52–55. [5] 余建星, 张龙, 刘源, 等. 浮式生产装置LNG预冷天然气分液罐泄漏扩散模拟研究[J]. 船舶工程, 2013 (3): 104–107. [6] 王佳男, 王嘉骏, 冯连芳, 等. 弯曲微通道中液滴内混合过程的数值模拟研究[J]. 高校化学工程学报, 2014 (2): 218–222. [7] 杨晔, 曹博, 陈义学. 拉格朗日粒子模型在核事故应急中的开发与应用[J]. 原子能科学技术, 2013 (S2): 712–716. [8] 倪崇本, 朱航, 丁金鸿, 等. LNG船机舱内通风气流组织的数值分析[J]. 船舶工程, 2014 (3): 57–61.