海运散装大豆货舱温度场研究

摘要

船舶运输是中国进口散装大豆的主要运输方式，运输量巨大。单船运输量少则几万吨，多则十几万吨，一旦发生货损事故，损失巨大。分析散装大豆货舱在整个航行过程中的温度场变化，可为船舶管理人员在货物的装载以及运输过程中制定管理措施提供指导依据，减少货损发生。
　　根据粮食储藏学相关知识和相关货损事故调查与分析的结果，大豆的初始装船温度和含水率从很大程度上影响了散粮货舱的粮堆的稳定性，随着航行环境的变化，外界水温、气温、太阳辐射等因素也会对货舱的温度场产生很大影响。本文利用计算传热学和数值模拟理论，分析了货舱大豆粮堆温度场在不同初始装船温度、含水率和复杂海洋环境下的分布及变化，随着航行时间的增加，货舱顶部粮堆的高温区域和舷侧的低温区域会随含水率的增加而扩大，降低初始的装船温度对于粮堆的稳定性有积极作用。
　　本文主要的工作内容如下:首先，分析了货舱中大豆粮堆内部与外界海洋环境的热量传递机理，将货舱大豆粮堆作为多孔介质模型，基于计算传热学和数值模拟理论，给出了大豆粮堆内部的温度场的数学模型，并求取了对流换热边界的换热系数。对影响货舱大豆粮堆温度场分布的大豆粮堆的热特性进行概括总结。其次，以某散粮船为研究对象，利用GAMBIT建立货舱舱段模型、划分网格并导入到传热数值模拟软件FLUENT中，设置初始条件、边界条件，对不同含水率和初始装船温度条件下的货舱温度场进行数值模拟。最后，分析温度场云图和计算数据，并对实际航运中散粮船运输案例进行分析，证明了本文建立的货舱大豆粮堆温度场热传递模型的正确性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究思路和方法

1．4 本文主要内容

第2章 大豆粮堆温度场热量传递和计算传热学数值模拟理论

2．1 温度场及导热定律

2．2 货舱大豆粮堆传热分析

2．3 大豆粮堆的热物性参数

2．4 计算传热学数值模拟理论

2．4．1 基本原理和步骤

2．4．2 控制方程的离散

2．4．3 温度场数值计算方法

2．4．4 传热学数值模拟软件

第3章 货舱大豆粮堆温度场模型

3．1 大豆粮堆温度场的相关控制方程

3．1．1 货舱温度场传热方程

3．1．2 温度场传热方程的定解条件

3．2 大豆粮堆内部微气流流动模型的选择

3．3 货舱温度场第三类边界条件对流换热系数的求取

3．3．1 空气对流换热系数求取

3．3．2 海水对流换热系数求取

3．4 货舱大豆粮堆温度场计算域

3．4．1 大豆粮堆多孔介质模型

3．4．2 大豆粮堆多孔介质模型参数求取及设置

3．5 本章小结

第4章 货舱大豆粮堆温度场的数值模拟

4．1 建立货舱三维模型

4．2 划分网格

4．2．1 模型网格的生成

4．2．2 网格数量及质量情况

4．3 初始条件设置

4．4 边界条件设置

4．4．1 航线所经海域的海水温度变化

4．4．2 太阳辐射边界条件设置

4．5 结果与分析

4．5．1 含水率12％条件下大豆粮堆温度场分布及变化

4．5．2 不同含水率下大豆粮堆温度场的分布及变化情况

4．5．3 不同初始装船温度下大豆粮堆温度场的分布及变化情况

4．5．4 货舱大豆粮堆内部微气流流动分析

4．6 实船案例分析

4．7 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表论文

致谢

作者简介