原文传递
船舶烟气及颗粒弥散现象数值模拟
| 论文题名： | 船舶烟气及颗粒弥散现象数值模拟 |
| 关键词： | 船舶航行;烟囱尾气;扩散规律;颗粒沉降;计算流体动力学 |
| 摘要： | 船舶作为海上运输的重要交通工具，其发展与社会经济、社会科学技术和人类的需求有很大的关系。与车辆，飞机和其他交通工具相比，船上大多数机械设备使用的燃料是柴油，重油甚至是渣油，它们具有油耗高，燃烧条件恶劣和污染物排放大的特点。船舶排放的尾气不仅包含对空气造成危害的有毒烟气，同时也含有部分因燃料未充分燃烧生成的固相颗粒。船舶在航行时排放的烟气和微小颗粒可能漂浮并沉落在甲板区域，不仅会对船舶造成污染，而且还会给在甲板上工作的船员带来极大的不适感。 基于上述原因，本文应用计算流体动力学理论，探讨船舶在不同风速、风向及烟囱结构时的尾气扩散规律，着重研究烟囱尾气中颗粒的沉降规律。主要研究结论如下： （1）对船舶在不同速度和风向时的烟囱尾气进行数值仿真模拟，观察计算的结果可以得出：当风速越大，烟囱排出的烟气及颗粒扩散的距离越远，越不容易卷入甲板上方的湍流区域内；船舶受到风速为15.4kn的顺向真风作用时，15°是一个临界角度。当作用在船上的顺风角度为15°时，在上层建筑附近的湍流区域强度由于接触面积的增大而变大，此时不利于尾气的排放；作用在船上的顺风角度大于30°时，甲板上的气流运动方式由垂直流动主导变为水平流动主导，有利于烟气和颗粒的扩散。 （2）对船舶在不同烟囱结构时的烟囱尾气进行数值仿真模拟，观察计算的结果可以得出：船舶在相对风速为5.4kn、风向为0°的环境因素中航行时，烟囱设计高度的过高和过低都不利于船舶烟气和固相颗粒的排放。通过对日韩经验公式推荐的高度进行分析，得到该工况时的最佳烟囱设计高度范围为0.8H-1.0H，H为日韩经验公式计算的推荐高度。而当在风向为15°的环境因素中航行时，最佳的烟囱高度范围为0.9H-1.0H；船舶烟囱的开口方向对烟气的扩散和固相颗粒的沉降会产生一定的影响。 |
| 作者： | 王琪玉 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 马骏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
