400英尺自升式海洋平台典型舱室气流组织数值模拟(附件)【字数：12063】
400 feet jack-up platform typical numerical simulation cabin air distribution摘 要400 feet jack-up platform typical numerical simulation cabin air distribution摘 要自19世纪末，船舶空调系统已经成为了船舶设备中不可或缺的一个组成部分。空调系统在有室外空气通过的时候将会进行一系列的处理，处理完成后输送至室内，以此来保证室内空气环境的健康、舒适，满足人体健康生活所需的要求，同时保证船上各项设备正常工作。因此，在设计者在设计方案来改进船舶空调系统以及优化系统的运行方案时必须要将舱室的特点充分考虑进去。船舶空调热舒适性的研究标准是船上人员是否感觉到舒适，在满足室内热舒适性标准的情况下，通过空调系统对空气的处理来创造出一个良好的室内空气环境，能够提高船员的工作效率。进入到21世纪，世界上的造船业已经全面进入了“数字化”的时代，用数字化软件建立用来模拟舱室内部空气环境的模型，并根据软件显示的结果来分析该舱室内部的速度场和温度场的分布情况，用来保证该舱室大部分区域速度场和温度场分布较均匀。关键词计算流体力学，气流组织；数字化建模仿真Abstract
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 舱室气流组织数值模拟国内外研究现状 2
1.2.1 流体力学计算法（CFD）简介 2
1.2.2 国外应用研究的现状 3
1.2.3 国内应用研究现状 4
1.3 本论文研究的主要内容和方法 5
1.4 本章小结 6
第二章 气流组织 7
2.1 气流组织的任务 7
2.2 气流组织的形式 7
2.3 气流组织的评价标准 9
2.3.1 送风有效性指标 10
2.3.2 污染物排除有效性指标 11
2.3.3 热舒适性指标 11
2.3.4 能量利用系数指标 15
2.4 本章小结 15
第三章 数值模拟仿真理论及方法 16
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1 湍流以及对其的数学描述 16
3.2 湍流数值模拟方法 16
3.3 数学模型 17
3.3.1 零方程模型 17
3.3.2 标准kε模型 18
3.3.3 辐射模型 19
3.4 控制方程以及计算区域离散化 20
3.4.1 控制方程离散化 20
3.4.2 对计算区域进行离散化 20
3.5 数值模拟的求解技术 21
3.5.1 代数方程组的求解 21
3.5.2 控制方程求解中的关键问题及求解方法 22
3.6 本章小结 22
第四章 建立数学模型 23
4.1 建立舱室几何模型 23
4.2 数值模拟过程 25
4.2.1 划分网格 25
4.2.2 边界条件确定 25
4.2.3 收敛标准设定 25
第五章 舱室空气品质模拟结果分析 26
5.1 模拟结果分析 26
5.2 本章小结 29
结论与展望 30
结论 30
展望 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
第一章 绪论
舱室气流组织设计已经成为船舶舱室设计的重要组成部分之一，良好的舱室环境和船上人员的身心健康有着密切的联系[1]。实践表明，在船舶总体设计建设过程中，注重船舱内部空气环境的优化改善，能够为保证船上的工作人员拥有一个舒适、健康的工作和生活环境，提升船员的工作能力，保障船员的身心健康进而能够提高船舶的综合性能。因此如何在船舶的现实条件下改善居住舱室的居住环境对我国海洋事业的发展有着非常大的现实意义[2]。这次研究以船舶一个居住舱为原型，利用仿真软件创建一个和实际相似的模型，通过数字化的方法来模拟获得现实生活工况下舱室内空气区域气流流速、区域温差、温湿度精度以及空气龄等参数，从而确保该舱室能够满足人员生活工作的健康标准。
1.1 课题研究的背景和意义
21世纪以来，随着经济、政治全球化的发展，海洋已经成为了各国发展中重要的一环。我国是一个陆地大国，同时也有着广阔的海洋面积。多年来我国在保卫海洋面积方面的意识一直不够强烈，这导致了邻国不断蚕食我国领海岛礁，掠夺油气资源，同时我国90%的贸易需要通过船舶运输完成，这是我国经济组成的重要部分。因此，为了中国在未来拥有更好的发展，军舰和船舶等海洋交通工具的建设不得不引起我们的重视。
任何的交通工具都是需要人来实际操作的，假如没有人的实际操作那么这一切的交通工具都会失去它应当体现出来的作用。早些时候，由于船舶本身尺寸限制，很多舱室空间狭小甚至没有与船外通风的舷窗，长期生活在这种没有新鲜空气的恶劣环境下必然会影响船员的身体健康，从而降低工作效率，为了确保舒适健康的船舶舱室微气候环境，利用空调设备以及合理的通风方式改善船舶居住环境条件和生活质量，已经成为船舶设计时考虑的重点[3]。
在船舶的通风方式设计中，良好的气流组织形式设计是达到舒适节能空调效果的重点，要想达到此结果，则需要保证一些能够直接影响舱室通风效果的参数能够适合舱室的要求，如送回风口的位置、数量还有送风的温度以及送风的风速。这些参数同时也是影响舱室气流流速、区域温差及温湿度精度、基数及船员舒适性的重要因素[4]。因此船舶舱室空气调节中通风方式的设计已经成为船舶舱室设计中的一个重要环节[5]。
因此，对空调设计者而言，在实际施工之前能否预知自己的气流组织设计方案是否满足设计要求就显得非常重要。在实际施工之前提前模拟舱室的条件，能够发现设计方案中隐藏的缺点和不完善点，方便优化和改进。同时也避免了在实际施工后才发现问题然后再去解决。
1.2 舱室气流组织数值模拟国内外研究现状
现如今，主要能够通过传统射流理论法，区域模型法，模型实验法以及计算流体力学法来进行设计前的预测手段[6]。前面三种方法都由于自身的一些局限性和不完善在这次设计并不适用，所以我们选择计算流体力学法来研究室内空气环境的分布情况，由于计算流体力学法有着成本低，周期短这些优点，所以在暖通空调设计师中得到了越来越广泛的使用。
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 舱室气流组织数值模拟国内外研究现状 2
1.2.1 流体力学计算法（CFD）简介 2
1.2.2 国外应用研究的现状 3
1.2.3 国内应用研究现状 4
1.3 本论文研究的主要内容和方法 5
1.4 本章小结 6
第二章 气流组织 7
2.1 气流组织的任务 7
2.2 气流组织的形式 7
2.3 气流组织的评价标准 9
2.3.1 送风有效性指标 10
2.3.2 污染物排除有效性指标 11
2.3.3 热舒适性指标 11
2.3.4 能量利用系数指标 15
2.4 本章小结 15
第三章 数值模拟仿真理论及方法 16
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1 湍流以及对其的数学描述 16
3.2 湍流数值模拟方法 16
3.3 数学模型 17
3.3.1 零方程模型 17
3.3.2 标准kε模型 18
3.3.3 辐射模型 19
3.4 控制方程以及计算区域离散化 20
3.4.1 控制方程离散化 20
3.4.2 对计算区域进行离散化 20
3.5 数值模拟的求解技术 21
3.5.1 代数方程组的求解 21
3.5.2 控制方程求解中的关键问题及求解方法 22
3.6 本章小结 22
第四章 建立数学模型 23
4.1 建立舱室几何模型 23
4.2 数值模拟过程 25
4.2.1 划分网格 25
4.2.2 边界条件确定 25
4.2.3 收敛标准设定 25
第五章 舱室空气品质模拟结果分析 26
5.1 模拟结果分析 26
5.2 本章小结 29
结论与展望 30
结论 30
展望 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
第一章 绪论
舱室气流组织设计已经成为船舶舱室设计的重要组成部分之一，良好的舱室环境和船上人员的身心健康有着密切的联系[1]。实践表明，在船舶总体设计建设过程中，注重船舱内部空气环境的优化改善，能够为保证船上的工作人员拥有一个舒适、健康的工作和生活环境，提升船员的工作能力，保障船员的身心健康进而能够提高船舶的综合性能。因此如何在船舶的现实条件下改善居住舱室的居住环境对我国海洋事业的发展有着非常大的现实意义[2]。这次研究以船舶一个居住舱为原型，利用仿真软件创建一个和实际相似的模型，通过数字化的方法来模拟获得现实生活工况下舱室内空气区域气流流速、区域温差、温湿度精度以及空气龄等参数，从而确保该舱室能够满足人员生活工作的健康标准。
1.1 课题研究的背景和意义
21世纪以来，随着经济、政治全球化的发展，海洋已经成为了各国发展中重要的一环。我国是一个陆地大国，同时也有着广阔的海洋面积。多年来我国在保卫海洋面积方面的意识一直不够强烈，这导致了邻国不断蚕食我国领海岛礁，掠夺油气资源，同时我国90%的贸易需要通过船舶运输完成，这是我国经济组成的重要部分。因此，为了中国在未来拥有更好的发展，军舰和船舶等海洋交通工具的建设不得不引起我们的重视。
任何的交通工具都是需要人来实际操作的，假如没有人的实际操作那么这一切的交通工具都会失去它应当体现出来的作用。早些时候，由于船舶本身尺寸限制，很多舱室空间狭小甚至没有与船外通风的舷窗，长期生活在这种没有新鲜空气的恶劣环境下必然会影响船员的身体健康，从而降低工作效率，为了确保舒适健康的船舶舱室微气候环境，利用空调设备以及合理的通风方式改善船舶居住环境条件和生活质量，已经成为船舶设计时考虑的重点[3]。
在船舶的通风方式设计中，良好的气流组织形式设计是达到舒适节能空调效果的重点，要想达到此结果，则需要保证一些能够直接影响舱室通风效果的参数能够适合舱室的要求，如送回风口的位置、数量还有送风的温度以及送风的风速。这些参数同时也是影响舱室气流流速、区域温差及温湿度精度、基数及船员舒适性的重要因素[4]。因此船舶舱室空气调节中通风方式的设计已经成为船舶舱室设计中的一个重要环节[5]。
因此，对空调设计者而言，在实际施工之前能否预知自己的气流组织设计方案是否满足设计要求就显得非常重要。在实际施工之前提前模拟舱室的条件，能够发现设计方案中隐藏的缺点和不完善点，方便优化和改进。同时也避免了在实际施工后才发现问题然后再去解决。
1.2 舱室气流组织数值模拟国内外研究现状
现如今，主要能够通过传统射流理论法，区域模型法，模型实验法以及计算流体力学法来进行设计前的预测手段[6]。前面三种方法都由于自身的一些局限性和不完善在这次设计并不适用，所以我们选择计算流体力学法来研究室内空气环境的分布情况，由于计算流体力学法有着成本低，周期短这些优点，所以在暖通空调设计师中得到了越来越广泛的使用。
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