张来来，徐　立，江焕宝，黄振飞，汤　冰

(武汉理工大学 能源与动力工程学院 a.高性能船舶技术教育部重点实验室 b.可靠性工程研究所，武汉 430063)



冰晶对极地船海水冷却管路两相流换热规律的影响

张来来a,b，徐立a,b，江焕宝a,b，黄振飞a,b，汤冰a,b

(武汉理工大学 能源与动力工程学院 a.高性能船舶技术教育部重点实验室 b.可靠性工程研究所，武汉 430063)

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；冷却管路；海水-冰晶两相流；平均含冰率区间；FLUENT仿真；换热

船舶在极地低温海冰区运行时，会有大量细小冰晶顺水流进入海水冷却系统中，而海水冷却管道内冰晶所占比重(即含冰率)的多少会直接影响管壁换热程度和管道堵塞，适当的海水-冰晶混合能加强换热效果，但是冰晶含量相对较多时会造成管道堵塞[1]。为使极地运输船海水冷却系统在北极冰区高效稳定运行，避免发生大量堆积冰造成海水冷却管路堵塞和换热效率低下，甚至出现极地船动力系统瘫痪而失控的现象，合理控制含冰率的大小对极地运输船冷却系统换热大小和船舶动力装置的正常运行有极其重要的作用。……