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船用结构风道局部阻力损失数值及试验分析

汇报人：

2024-01-17

引言

船用结构风道局部阻力损失数值分析

试验方法与过程

数值与试验结果对比分析

船用结构风道优化设计探讨

结论与展望

contents

目

录

引言

01

船舶通风系统是保障船舶内部空气质量和人员舒适性的重要设备，其性能直接影响船舶的运行安全和经济效益。

船舶通风系统的重要性

在船舶通风系统中，由于风道结构复杂，局部阻力损失占比较大，对通风系统的性能产生显著影响。因此，研究船用结构风道局部阻力损失对于优化通风系统设计、提高通风效率具有重要意义。

局部阻力损失的影响

国内外研究现状

目前，国内外学者在船用结构风道局部阻力损失方面开展了一定的研究工作，主要集中在数值模拟和试验分析两个方面。数值模拟方面，研究者通过建立数学模型，对船用结构风道内的流场进行模拟，进而计算局部阻力损失。试验分析方面，研究者通过搭建试验台，对船用结构风道进行实际测试，获取局部阻力损失的相关数据。

要点一

要点二

发展趋势

随着计算机技术的不断发展和数值模拟方法的不断完善，未来船用结构风道局部阻力损失的研究将更加注重数值模拟与试验分析的有机结合。同时，随着新材料、新工艺的不断涌现，船用结构风道的优化设计将成为研究的重要方向之一。此外，智能化技术在船舶领域的应用也将为船用结构风道局部阻力损失的研究提供新的思路和方法。

船用结构风道局部阻力损失数值分析

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边界元法

只需对边界进行离散化处理，通过求解边界上的积分方程得到内部和边界上的解。

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有限元法

将连续的物理问题离散化，通过求解有限个单元的近似解来逼近真实解。

02

有限体积法

将计算区域划分为一系列控制体积，对每个控制体积应用守恒定律进行积分以得出离散方程。

几何模型建立

根据船用结构风道的实际尺寸和形状，利用CAD等建模软件建立三维几何模型。

网格划分

对几何模型进行网格划分，生成计算所需的网格模型，确保网格质量和数量满足计算要求。

边界条件设置

根据实际情况设置风道的入口、出口、壁面等边界条件，为数值计算提供初始和边界条件。

通过对比分析不同工况下的计算结果，探讨局部结构变化对阻力损失的影响规律，为优化船用结构风道设计提供依据。

结果分析

采用适当的湍流模型，结合数值分析方法对船用结构风道内的流场进行求解，得到各处的速度、压力等参数，进而计算局部阻力损失。

阻力损失计算

利用后处理软件对计算结果进行可视化处理，直观地展示流场分布、速度矢量图、压力云图等。

结果可视化

试验方法与过程

03

试验台搭建

搭建包括动力系统、测量系统、数据采集系统等在内的完整试验台，确保试验过程的稳定性和准确性。

辅助设备配置

配置必要的辅助设备，如风速计、压力计、温度计等，用于监测和记录试验过程中的相关参数。

风道模型设计

根据船用结构风道的实际尺寸和形状，设计可缩比的风道模型，以便在实验室中进行试验。

在风道的进出口分别设置压力传感器，测量进出口的压力差，从而得到阻力损失的大小。

阻力损失测量

在风道的典型截面设置流速测量装置，如热线风速仪或激光多普勒测速仪等，测量截面上的流速分布。

流速分布测量

在风道的典型位置设置温度传感器，测量风道内的温度分布，以分析温度对阻力损失的影响。

温度分布测量

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03

数据采集

通过数据采集系统实时采集并记录试验过程中的压力、流速、温度等参数的数据。

数据处理

对采集到的数据进行处理和分析，包括数据清洗、平均处理、统计分析等，以得到可靠的试验结果。

结果展示

将处理后的数据以图表等形式进行展示，以便更直观地了解和分析船用结构风道的局部阻力损失情况。

数值与试验结果对比分析

04

通过对比分析发现，数值计算结果与试验数据在整体趋势上呈现出较好的一致性，表明所采用的数值方法能够较为准确地模拟船用结构风道的流动特性。

数值与试验结果整体趋势一致

尽管整体趋势一致，但在局部细节上数值与试验结果仍存在一定差异。这可能是由于数值计算中对某些流动现象的简化或忽略，以及试验过程中存在的测量误差等因素所致。

局部细节存在差异

数值计算误差

数值计算中采用的模型、网格划分、边界条件设置等都会对计算结果产生影响。例如，模型简化可能导致某些流动细节的丢失，网格划分不够精细可能无法准确捕捉流场中的细微变化。

试验误差

试验过程中存在的测量误差、设备精度限制、环境因素干扰等也会对试验结果产生影响。例如，测量设备的精度不足可能导致试验数据的准确性降低，环境因素的干扰可能使得试验条件与实际情况存在差异。

通过采用更精确的模型、更精细的网格划分以及更合理的边界条件设置等措施，提高数值计算的精度和准确性。

优化试验方案

改进试验设备和方法，提高测量精度和稳定性，减少环境因素对试验结果的干扰。同时，增加试验样本量以提高试验结果的可靠