﻿ 舰船住舱气流组织数值模拟
 舰船科学技术  2019, Vol. 41 Issue (6): 76-80 PDF

Numerical simulation of air distribution in ship′s cabin
PAN Xin-yu
China Shipbuilding NDRI Engineering Co., Ltd., Shanghai 200063, China
Abstract: This paper compares and analyzes the influence of air distribution in a cabin with two kinds of air distributors. The simulation results show that in winter air distributor with grooves installed in a cabin can raise the temperature to 18 ℃ in the bed area, and air velocity in the cabin is lower than 0.3 m/s; in summer whether the cabin installed air distributor with grooves or not, the indoor temperature can reach 27 ℃ regulated by the relevant design code, and the area where air velocity is higher than 0.3 m/s is mainly in the place where the occupants don’t always stay.
Key words: cabin     air distribution     CFD
0 引　言

1 舰船典型住舱概述

 图 1 圆盘型布风器 Fig. 1 Disc-shaped wind distributor
2 住舱模拟数学模型

 $\frac{\partial \rho }{\partial t}+\frac{\partial \left( \rho {{u}_{i}} \right)}{\partial {{x}_{i}}}=0 {\text{。}}$ (1)

 $\frac{\partial \left( \rho {{u}_{i}} \right)}{\partial t}+{\rm {div}}\left( \rho {{u}_{i}}{{u}_{i}} \right)=\frac{\partial p}{\partial {{x}_{i}}}+{\rm {div}}\left( \mu graf{{u}_{i}} \right)+{{S}_{i}} {\text{。}}$ (2)

 $\frac{\partial \left( \rho T \right)}{\partial t}+{\rm {div}}\left( \rho {{u}_{i}}T \right)={\rm {div}}\left( \frac{k}{Cp}{\rm {grad}}T \right)+\frac{{{S}_{T}}}{Cp} {\text{。}}$ (3)

3 数值模拟边界条件

 图 2 普通住舱舱室布置 Fig. 2 Layout of a living cabin

 图 3 舰船住舱几何建模 Fig. 3 Geometric model of a living cabin

 图 4 两类布风器模型 Fig. 4 Two kinds of wind distributors

4 模拟结果与分析

 图 5 冬季住舱开间方向中心位置温度分布 Fig. 5 Temperature profile in the centre of a living cabin in winter

 图 6 冬季住舱离地1.5 m处温度分布 Fig. 6 Temperature profile of the section in 1.5m from the ground of a living cabin in winter

 图 7 冬季住舱开间方向中心位置风速分布 Fig. 7 Velocity profile in the centre of a living cabin in winter

 图 8 冬季住舱离地1.5 m处风速分布 Fig. 8 Velocity profile of the section in 1.5m from the ground of a living cabin in

 图 9 夏季住舱开间方向中心位置温度分布 Fig. 9 Temperature profile in the centre of a living cabin in summer

 图 10 夏季住舱离地1.5 m处温度分布 Fig. 10 Temperature profile of the section in 1.5m from the ground of a living cabin in summer

 图 11 夏季住舱开间方向中心位置风速分布 Fig. 11 Velocity profile in the centre of a living cabin in summer

 图 12 夏季住舱离地1.5 m处风速分布 Fig. 12 Velocity profile of the section in 1.5m from the ground of a living cabin in summer

5 结　语

1）对于没有吊顶的舰船住舱来说，在冬季工况下，确实存在着从布风器送出的热风由于密度较小往舱室顶部流动的情况，且这种热空气上浮的情况较之一般有吊顶的房间更为严重。在布风器下档板上开槽后，较冷的下部2个床位低于18 ℃的区域明显减小，主要由于部分热风能够通过下挡板的孔槽送风较低的舱室区域；

2）冬季工况下，由于上层床位区域离布风器距离近，且热空气上浮在上部区域，并依附于舱室顶部、舱壁以及上部床板形成环流，因此上层床位较为温暖。而下层床位由于受到上部床位的影响，温度较低，但在开孔槽挡板的布风器方案下基本能够达到18 ℃的合理温度范围内；

3）在冬季工况下，开孔槽挡板方案在离地0.7 m和离地1.5 m处的床铺上方，风速都小于0.3 m/s，满足规范的要求，而未开孔槽的方案在离地1.5 m处的床铺上方有部分区域风速高于0.3 m/s。

4）在夏季工况下，开孔槽和不开孔槽两种方案在离地0.7 m和离地1.5 m处的床铺上方都能够达到27 ℃的设计温度，且分布较为均匀。而在风速方面，2种方案都有超过0.3 m/s风速的情况存在，不过基本集中在布风器正下方人员不常停留的区域。

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