极地船空调新风系统的设计

为保证极地船新风满足系统要求,介绍新风系统各部分的组成和原理,以达到防雪、除冰和预热的结果,该系统的设计能在各种极端条件下满足空调系统对新风的要求。

极地船海水管道海水-冰晶两相流的换热特性分析

为了防止在极地低温的影响下,船舶海水冷却系统换热管道发生冰堵,保障船舶的航行安全,以海水冷却系统中水平换热管道为研究对象,热焓多孔介质模型为基础建立数学模型,利用CFD软件FLUENT对换热管道的海水-冰晶两相流体进行换热特性数值仿真。仿真结果表明流速对管道换热的影响显著。在以流速为被控量的管道两相流动过程中,为避免管道中冰晶堆积形成堵塞,需要选择合适的流速范围,以确保最优的换热效果,使船舶冷却水系统的正常换热,从而保证动力系统的正常运行。

冰晶对极地船海水冷却管路两相流换热规律的影响

针对极地运输船海水冷却管路不同含冰率情况下冰塞形成问题,运用计算流体力学（CFD）数值模拟方法,计算分析14 500 t散货船部分水平海水冷却管路两相流流动特征,揭示管内冰晶运动速度分布与平均努塞尔数大小变化及管内是否存在不发生冰塞的平均含冰率区间。仿真结果表明,冷却管路平均含冰率超过7%会造成管内冰塞。与以往实验数据对比说明,极地航行时该散货船海水冷却管路确实存在最优含冰率区间,其最优平均含冰率控制区间为2%~6%。

极地船海水系统冰晶生长对换热器性能影响的相场模拟

文章根据极地环境下,船舶海水系统内冰晶生长的特点,分析不同无量纲过冷度下冰晶生长对换热器性能的影响,对其进行相场模拟,找出换热器的最佳工作区间。模拟结果表明,无量纲过冷度由0.3上升到0.6时,凝固潜热的释放越来越容易,冰晶与换热器的换热越来越充分,换热器的效率不断提升。但是当无量纲过冷度达到0.5和0.6时,冰晶的生长速度过快,在海水管道系统内形成冰堵,导致船舶换热器无法正常运行。综合考虑,应将无量纲过冷度控制在0.4附近,才能保证船舶换热器正常高效的运行。

极地船波纹换热管冲蚀磨损研究与防护

针对极地船波纹管换热器中进入冰晶颗粒对管路产生严重腐蚀磨损问题,采用CFD中欧拉-拉格朗日离散框架的DPM模型及腐蚀磨损模型研究流速、冰晶颗粒直径和含冰率条件变化对水平直波纹管磨损特性的影响。结果表明:波纹管磨损严重位置发生在波纹与直管衔接处、波谷处以及与流速相对的波峰面,且出口直管段磨损最为严重,而水平光滑圆管顶部位置磨损比较严重,但波纹管的磨损率均大于相同条件下光滑直管的磨损率;流速对磨损率影响最大,可使波纹管使用寿命减少10倍以上;冰晶颗粒直径对波纹管磨损影响较小;含冰率对管壁磨损也有很大影响,含冰率为10%时波纹管使用寿命比含冰率为2%时的减少4.2倍。根据以上研究结果提出了相应的防护措施。

极地船蝶阀及管道内不同开度下海水—冰晶两相流流场特性及冲蚀数值模拟

文章以极地船海水冷却系统中的蝶阀及管道为研究对象,在Fluent平台上采用RNG k-ε湍流模型及DPM模型,计算得到了海水—冰晶两相流在蝶阀管道中的流场特性及冲蚀磨损,并选取3个有代表性的蝶阀开度即30°、60°和90°的计算结果进行对比。研究结果发现:蝶阀的开度越大,流场越稳定。各开度下阀板前、后缘与管壁间都存在2个高速区,且阀板前后压差随开度增大而减小,阀板后存在负压区域,涡流现象随开度增大逐渐消失。此外,蝶阀开度越大,蝶阀受到冰晶颗粒的冲蚀磨损越小,最大冲蚀速率也随之减小。研究还得到了蝶阀管道受冲蚀磨损较严重的位置,为船用蝶阀在不同工况下提供科学预测和参考。

极地船螺旋波纹管换热器强化换热分析与优化

文章对极地船海水冷却系统的换热器强化换热进行研究,利用Fluent软件在湍流条件下从波纹深度、波纹宽度、螺纹间距3个方面对螺旋波纹管的综合强化因子(PEC)效能分析、摩擦系数、努塞尔数展开强化换热分析,并与水平直管的换热性能进行对比。最后利用MATLAB计算出最优结构参数,平均综合换热性能是水平直管的1. 63倍,研究结果为船舶领域的螺旋波纹强化管换热器提供了理论基础。

艏艉破冰模式极地船冰区划分及冰载荷弯矩剪力对总纵强度的影响

对于艏艉破冰模式的极地船舶,规范没有给出冰带划分方法,仅仅提到艉部破冰参考艏部破冰区域划分,但由于艉部线型与艏部线型差距较大,故并不能很好地适用。文章以一艘PC4级110 kt极地原油船为例,针对艉破冰模式进行冰区带划分,并针对冰载荷产生的弯矩剪力对船体总体强度的影响进行了分析。

极地船用FH40低温高强钢焊接工艺

以不同厚度规格的极地船用FH40低温高强钢为研究对象,分别采用焊条电弧焊(Shielded Metal Arc Welding,SMAW)、CO_(2)气体保护药芯焊丝电弧焊(CO_(2) Gas Shielded Flux-Cored Arc Welding,FCAW-CO_(2))、埋弧焊(Submerged Arc Welding,SAW)等3种方法进行工艺试验。结果表明:焊接接头符合相应规范要求,力学性能指标符合设计要求。试验确定的焊接工艺参数可为新型极地船建造提供指导。

极地船火工弯板试验与研究

极地航行船舶在建造中有大量带线型的船板需要进行水火工艺弯板。由于破冰需要,钢板整体较厚,因此火工量较大。船厂与合作单位针对不同交货状态及化学成分的钢板进行火工试验和分析,发现正火钢在火工水冷后出现冲击韧性下降的现象,而碳当量较低的TMCP钢强度则在火工空冷后明显下降,表明钢板在生产应用中需严格控制火工最高温度和次数。

某极地科考船的管路防寒设计

本文基于自主研发的某极地科考船管路系统的防寒设计,简要介绍常用管路防寒设计的基本要求、耐低温管子、阀件材质的选用方法,以及本船主要管路系統的防寒设计经验。

极地物探船冰载荷有限元计算方法

采用LS-DYNA有限元软件建立极地物探船的船-水域-海冰有限元模型,计算得到该型船在设计破冰厚度和设计航速下的冰载荷量和冰载荷时程曲线,并进一步研究冰体单元尺寸对冰载荷计算结果的影响。研究表明,冰载荷最大值随冰体有限元单元尺寸减小而减小。对比相关冰载荷经验公式计算结果,最终确定合理的冰体单元尺寸。研究结果对极地物探船的结构设计和结构安全性评估具有重要意义。

中国“极地”号船的空气微生物

在“极地”号船于１９８６年１０月～１９８７年５月赴南极暨环球航行的１９９ｄ中，分７次对该船作了空气微生物监测．结果表明，该船舱内空气微生物含量的大体范围是９７．５～４３２３．０ＣＦＵ／ｍ３。平均在１０００ＣＦＵ／ｍ３左右．其分布状况大体上是上层较中、下层的少．霉菌的检出率约４５．７×１０－２．霉菌与微生物总数量约１７．４×１０－２左右．舱内外空气微生物数量变化受制于船只所处地理位置和季节，舱内空气微生物的变化有其特异性．这些结果基本上客观地反映了该船的空气状况．同时，环境洁净程度与人们的主观努力很有关系。“极地”号船尚有改善环境的余地。

极地航行船舶冰带骨架系统规范设计研究

基于IACS极地船级(Polar Class)规范环境,以中国船舶及海洋工程设计研究院(MARIC)正在研发的一型满足PC3级的万吨级极地自破冰科学考察船为研究对象,通过实际算例分析,重点论述冰级、骨架型式及参数、首部形状等对冰带区域骨架系统规范设计的影响。基于研究船型,对冰带舷侧骨架系统进行多方案比较分析,证明在冰带结构质量控制方面,横骨架式布置方案有其优势。

极地重载甲板运输船坐墩有限元计算

本文以极地模块运输船为例,简单介绍了一种使用有限元软件进行坐墩计算的方法和过程,解决了艏艉布墩困难的问题,并对优化措施进行简单分析。

极地钻井船系泊冰阻力与运动响应数值模拟研究

论文建立了系泊状态下的极地钻井船与平整冰相互作用的二维数学模型,首先通过几何方法搜寻船体与冰体之间相互接触的所有区域来模拟平整冰在船体水线面处的破冰过程,再采用半经验的冰阻力计算公式模拟冰块的翻转和滑行过程。利用该数值模拟方法获得了Kulluk号极地钻井船的冰阻力、系泊力及运动响应的时间历程,并将数值模拟结果和钻井船冰区实测结果进行了对比。研究表明,数值模拟结果与实测结果总体而言吻合,论文的数值模拟方法能够较好地模拟系泊冰阻力随冰厚和冰速变化的规律,具有一定的工程应用价值。数值模拟与实船实测结果之间存在一定的差别,产生的主要原因是实测数据较少,数据统计时存在一定的不确定性。

极地航行船上低温铸钢与高强度钢的焊接设计

根据极地航行船在低温环境作业的需要,分析了船舶防寒防冻对船上结构及设备所用材料及其焊接性的要求。以ZG20Si Mn与EH36的焊接为例,研究了低温铸钢与高强度钢的焊接工艺设计。从验证焊接工艺措施可靠性的角度出发,强调了ZG20Si Mn与EH36焊接工艺评定的试验要点。

基于绿色造船技术减振降噪措施在极地破冰科学考察船上的应用(英文)

为确保船上主要设备和精密仪器在恶劣极地环境下正常工作,改善船员宜居性,根据复杂隔振系统特点,对某极地破冰科学考察船上主要振源采用各种减振降噪技术。通过对主柴油发电机组和停泊发电机组分别采用双层隔振系统和单层隔振系统,机舱泵组采用浮筏隔振系统进行减振处理。为提高船员宜居性,采用阻尼材料和特殊结构吸收舱室内噪声。通过采用上述措施,大大降低了相关舱室振动和噪声等级。因此,随着减振降噪等绿色造船技术的发展,必然改善和造福人类。

考虑新能源的极地物探船动力系统优化分析

虽然极地资源丰富,但是极地的气象环境十分恶劣,电能能源的运输与储存十分困难,需要考虑在极地船舶中加入新能源,进一步对极地物探船的动力系统进行优化。本文分析了世界极地船舶发展情况,结合现有物探船的动力系统分类,研究极地恶劣环境对新能源的影响,考虑在极地船舶动力系统中加入新能源的可能性,并利用NSGA-II优化算法分析了极地船舶动力系统接入新能源的优化方案。

浅谈极地模块船主柴油发电机组选型

本文主要介绍了极地模块运输船合同前柴油发电机组选型设计。在项目合同签订前,通过综合比较同一负荷下、不同品牌柴油机安装维护需求及其与机舱布置的匹配,选出能满足船舶使用负荷需求和柴油机自身安装维护空间要求的柴油发电机组,避免合同签订后因柴油机选型修改引起的不必要的成本增加。