﻿ 引入射流通风系统的船舶机舱CFD数值模拟
 舰船科学技术  2023, Vol. 45 Issue (10): 46-50    DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2023.10.010 PDF

1. 江苏科技大学 海洋装备研究院，江苏 镇江 212003;
2. 江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 212003;
3. 中国船舶及海洋工程研究院，上海 200011

CFD numerical simulation of ship engine room with jet ventilation system
GU Jia-yang1, XIE Da-yang2, WANG Li-yuan1, FAN Jun-wei3
1. Institute of Marine Equipment Research, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China;
2. School of Ship and Ocean Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China;
3. Marine Design and Research Institute of China, Shanghai 200011, China
Abstract: The reasonable arrangement of ship ventilation system is related to the normal operation of the ship. The computational fluid dynamics (CFD) method is used for the numerical simulation research on the ventilation system of ship's engine room. With the simulation of the entire engine room thermal environment, the specific temperature field and velocity field of the engine room are obtained. The results can be used to check whether the ventilation scheme meets the design expectation. Then combined with conventional ventilation and jet nozzles, the simulation results show that this method can effectively avoid air short circuiting and ventilation dead space. The jet ventilation system makes the local high temperature in the engine room disappear, and the local hot spots temperature of equipment is reduced by about 4℃, which has a good practical application prospect.
Key words: engine room ventilation     CFD simulation     jet
0 引　言

1 数学模型 1.1 机舱几何计算模型

 图 1 机舱几何计算模型 Fig. 1 Geometric calculation model of engine room
1.2 边界条件

1.3 计算网格划分

 图 2 机舱计算网格划分 Fig. 2 Partition of engine room computing grid
1.4 评价指标

 图 3 热源温度监控区域 Fig. 3 Heat source temperature monitoring area
2 计算结果分析及优化 2.1 机舱仿真计算结果

 图 4 y截面速度温度分布 Fig. 4 Velocity and temperature distribution in y section

 图 5 z截面速度温度分布 Fig. 5 Velocity and temperature distribution in z section

1）在柴油发电机组的上方，因没有设置合适的排风口，导致此处形成通风死角，散发的热量无法及时排出，形成明显的局部高温，所以此处气温偏高。

2）空气由送风机吸入后通过矩形风管进入舱内，但机舱首部布置的出风口太少，导致首部两侧的气体流动性很差，因而此处气体温度很高，形成局部高温。

3）机舱整体的平均温度为43.54℃，但是上层区域温度达到47.52℃，温度太高，不满足评价指标。其中有部分原因是排风机无法及时将热空气排出，所以应该增加上层区域风机的排风量，从而使机舱温度可下降至标准温度范围。

2.2 射流通风技术

 图 6 改进后的机舱几何计算模型 Fig. 6 Improved engine room geometry calculation model

 图 7 改进后截面温度分布 Fig. 7 Improved temperature distribution of section

3 结　语

1）通过 CFD 软件 STAR-CCM+ 建立机舱整体模型并数值仿真，然后加入射流喷嘴送风对机舱通风系统进行优化。在模型准确度足够的情况下，可得到比较可靠的结果。

2）机舱在加入射流喷嘴送风之后，能改善局部的通风死角，降低机舱整体的平均温度。柴油发电机组附近平均温度能降低5℃左右，并减少许多机舱局部高温情况；

3）与传统矩形风管和排风机进行送排风的方式相比较，加入射流技术的通风方式能形成较好的气流推动作用，具有良好的实船应用前景。

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