سیستم تهویه موتورخانه کشتی، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه (موتورخانه)

هدف از مسأله حاضر، شبیه سازی عددی سیستم تهویه موتورخانه کشتی با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

در کشتی‌ها، نیروی مورد نیاز برای راه‌اندازی کمپرسورها، پمپ‌ها، فن‌ها و غیره همگی توسط موتورهای الکتریکی تامین می‌شود. موتورخانه بیشترین قسمت فضای اختصاص داده شده به قسمت‌های مختلف داخل کشتی را به خود اختصاص داده است.

با توجه به تجمع تمامی این ماشین‌ها در این فضا، بررسی نحوه انتقال گرما در این فضا ضروری است.

طراحی بهینه سیستم تهویه مطبوع برای تامین هوای احتراق داخل تجهیزات و تنظیم دما و رطوبت داخل این فضا یکی از مهمترین نکات در طراحی موتورخانه و کشتی سازی است.

مهندسان و محققان همواره با ارائه روش‌های نوین سعی در بهینه سازی طراحی سیستم تهویه مطبوع کشتی‌ها داشته‌اند. شبیه‌سازی و تجزیه و تحلیل سیستم تهویه مربوط به موتورخانه کشتی می‌تواند به کشف بهتر روش‌های جدید و نوآورانه کمک کند.

در این پروژه، اتاق از یک ورودی هوا (از نوع جریان جرمی 35 کیلوگرم بر ثانیه) و دو خروجی فشار تشکیل شده است. موتورهای دیزلی و موتورها در حین کار حرارت تولید می کنند (به ترتیب 12500 و 8333.333 W/m³).

هوای تزریق شده (300 کلوین) وظیفه خنک کردن موتورخانه و کاهش دمای موتورها و موتورها را برعهده دارد.

هندسه مدل حاضر با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر (Design Modeler) طراحی شده است. سپس مش بندی با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) انجام شده است. مش بندی از نوع بدون سازمان (unstructured) بوده و تعداد 706053 سلول ایجاد شده است.

روش‌های استفاده شده

در این شبیه سازی، معادله انرژی (energy equation) فعال می‌شود؛ زیرا هدف اصلی این پروژه بررسی انتقال حرارت در موتورخانه است. حجم مشخصی در مدلسازی برای تعریف گرمای تولید شده توسط موتورهای دیزلی در موتورخانه در نظر گرفته شده است. فرض بر این است که هر حجم مقدار مشخصی گرما تولید می‌کند.

یک منبع گرما (heat source) باید در شرایط ناحیه سلولی (cell zone condition) برای تعیین مقدار گرما در موتورخانه تعریف شود؛ یعنی در واحد حجم مقدار معینی انرژی تولید می‌شود.

نتایج

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای (contour) دما، سرعت و فشار به دست می‌آیند. همچنین، بردارهای (vector) سرعت و خطوط جریان (streamline) به دست می‌آیند. خطوط جریان نشان می‌دهد که هوای خنک کننده سیستم تهویه وارد اتاق می‌شود و به خوبی در فضا پخش می‌شود.

کانتور دما نیز نشان می‌دهد که موتورها در موتورخانه دارای دمای بالایی هستند و هوای سرد برای خنک کردن آنها به سطح موتورها در موتورخانه می‌رود.