操太春 吴刚 孔祥逸 于东玮 吴琳 张大勇

研究论文

极地海洋工程装备平板构件的对流换热影响分析

操太春1,3吴刚2孔祥逸1于东玮1,3吴琳1张大勇1

(1大连理工大学海洋科学与技术学院, 辽宁 盘锦 124221;2中国船舶工业集团公司第七○八研究所, 上海 200021;3大连理工大学运载工程与力学学部, 辽宁 大连 116023)

电伴热是极地海洋工程装备防寒主要措施, 热平衡是对流换热的关键问题。本文以平板构件为研究对象, 采用数值模拟和模型试验相结合的方法, 开展极地复杂环境因素对海洋工程装备电加热平板构件热平衡影响分析。首先选取风速、温度为主要环境参数, 风速为0～40m·s–1、温度为–40～0℃, 基于Fluent仿真和试验测试获得电加热平板构件在不同风速、温度下的对流换热系数。结果表明: 增大风速和降低温度都会使平板的对流换热系数增大, 在风速一定的情况下, 温度对平板的换热影响较小; 在温度一定的情况下, 平板的对流换热系数随着风速的增加而显著增大。最后, 基于试验数据建立了电加热平板构件的对流换热系数数学预测模型, 并采用数值模拟验证了该模型的正确性。

极地 平板构件 对流换热 实验测试 数值模拟

0 引言

极地海洋工程装备是极地资源探测开发的主要载体, 然而受极端低温、潮湿环境影响, 装备极易发生结冰现象。结冰增加的重量不仅会降低结构稳定性、改变结构应力, 还可能影响工程设备的正常运行[1]。平板构件作为极地海洋工程装备中的典型构件, 例如甲板、舱壁等, 其防寒措施一般采用伴热方式。……