冰级船板式换热器流动传热分析及结构优化

采用数值模拟方法研究换热板结构对冰晶两相流换热机制和流动特性的影响。研究结果表明:波纹倾角β=60°、波纹深度h=4 mm、波纹间距λ=12 mm为所研究的换热器适用于海水-冰晶两相流的最佳值。利用宽通道对其进行结构优化设计,并采用相关试验数据验证。结果表明:宽通道间距为16 mm时,换热强度最大,流动阻力较小,可有效防止冰晶堵塞板内沟槽,且此时的换热效果和流动特性最佳,适合极地工况下冰晶两相流流动换热。     

振动对冰级船海水管道冲蚀磨损的影响及防护

目的研究海水管道在振动工况下受冰晶颗粒的冲蚀磨损规律,提出极地船海水管道系统优化措施,保障船舶在极地区域安全航行。方法通过CFD(计算流体动力学)中的离散相模型、冲蚀磨损模型和动网格技术,研究不同振动工况下冰晶两相流对水平和竖直方向布置的90°弯管冲蚀磨损特性,预测管道使用寿命变化情况。结果弯管磨损严重区域随振动工况发生改变,振动对水平弯管的磨损比对竖直弯管的大;振幅一定时,竖直弯管使用寿命均高于水平弯管,水平弯管从218.64 d降低到最小的12.75 d,竖直弯管从332.40d降到43.12 d。振幅为1 mm时,水平弯管在频率为10~20 Hz之间出现使用时间转折突变的现象,从112.01d增大到173.24 d,然后又大幅减小。结论振动对90°海水管道的使用寿命产生显著影响,80 Hz、2 mm振动工况的管道使用寿命比无振动时减少了205.89天。