《冰晶對極地運輸船海水系統的傳熱影響機理研究》是依託武漢理工大學，由徐立擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：冰晶對極地運輸船海水系統的傳熱影響機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐立
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來全球氣候變暖使北極航道受到了業界的廣泛關注，越來越多的商業船舶開始試水北極航道，但隨之而來的船舶關鍵系統低溫環境的適用性問題凸顯。本項目以極地運輸船海水系統為研究對象， 重點針對極地環境中海水-冰晶兩相流作用於極地運輸船海水系統的傳熱機理，進行模擬分析，並利用重點實驗室的換熱器實驗台架開展實驗研究。主要研究內容包括:影響極地運輸船海水系統工作狀態的極地海洋環境參數分析；冰晶生長過程的相場模擬及關鍵影響因素的提取；海水-冰晶兩相熱力-動力模型理論研究；冰晶對極地運輸船海水系統換熱影響機理及實驗驗證。預期研究成果將為極地運輸船海水系統冰塞的形成提供科學的預測方法，對極地運輸船舶海水系統的運行控制提供指導數據，這對將來極地運輸船舶的運營可靠性具有重要意義。
結題摘要
極地船航行時，航道中的碎冰與海水形成液固兩相流進入其海水冷卻系統，易引起冰塞、動力系統癱瘓，對其安全航行造成重大危害。然而，目前國內外對海水冷卻系統中海水-冰晶兩相流熱流固耦合機理研究匱乏。本項目以極地運輸船海水系統為研究對象， 重點針對極地環境中海水—冰晶兩相流作用於極地運輸船海水系統的傳熱機理，進行模擬分析，並利用重點實驗室的換熱器實驗台架開展實驗研究。主要研究內容包括：影響極地運輸船海水系統工作狀態的極地海洋環境參數分析；冰晶生長過程的相場模擬及關鍵影響因素的提取；海水—冰晶兩相熱力—動力模型理論研究；冰晶對極地運輸船海水系統換熱影響機理及實驗驗證。 對換熱設備進行基於換熱器殼程內不同海水-冰晶兩相流體流速V和含冰率IPF條件下的數值模擬，為保證冰晶粒子不會在換熱設備的內部滯留堆積，影響正常運行，經分析可知： （1）當流體介質在1.5m/s-2.5m/s的流速區間範圍內流動時，流體流動過程中克服流阻所消耗的能量較少，換熱設備能夠正常運行且具備較優的換熱效率； （2）2%-8%是含冰率IPF的最優區間，此時換熱器內部不會因含冰率IPF過大而導致流阻過大，導致換熱器的冰晶粒子的堆積，影響換熱器的高效率正常運行乃至故障。 海水-冰晶兩相流的流動和傳熱特徵值得進一步研究。本研究對海水管道中海水-冰晶兩相流體的換熱特性分析具有實際套用前景，可為極地船海水系統的傳熱影響機理研究奠定理論基礎。
