极地运输船中央冷却系统中的两相流冰塞机理研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着全球气候变暖和北极航线开发力度的加大，极地水域的通航率逐年上升，极地运输船在其中航行面临着更加复杂和严酷的环境挑战。

中央冷却系统作为船舶重要的热管理系统，其运行安全性和可靠性直接关系到船舶设备的正常运行和人员的安全。

然而，极地低温环境下，中央冷却系统管道内易发生海水过冷结冰现象，形成冰塞，导致系统换热效率降低、能耗增加，甚至造成管道冻裂等事故，严重威胁船舶的安全航行。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，随着极地航运和海洋工程的快速发展，两相流冰塞问题逐渐引起国内外学者的关注。

1. 国内研究现状

国内学者在两相流冰塞方面开展了一些研究，主要集中在过冷水结冰机理、冰晶生长模型、防/除冰技术等方面。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究将以极地运输船中央冷却系统为研究对象，采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，深入探讨两相流冰塞的形成机理、影响因素及预测模型，并提出相应的防/除冰措施。

1. 主要内容

1.极地运输船中央冷却系统概述:介绍中央冷却系统的组成、工作原理以及在极地环境下的运行特点，阐述两相流冰塞问题的危害和研究意义。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，并按照以下步骤逐步开展：
1.搜集资料、调研分析:查阅国内外相关文献，了解极地运输船中央冷却系统、两相流冰塞机理、数值模拟方法、防/除冰技术等方面的研究现状和最新进展，为研究工作的开展奠定基础。

2.理论分析、模型建立:基于流体力学、传热学、结晶学等理论，分析极地低温环境下中央冷却系统管道内两相流冰塞的形成机理，建立合理的数学模型，描述冰晶的形核、生长、聚集以及冰塞的形成过程。

3.数值模拟、结果分析:选择合适的数值模拟软件和方法，对建立的数学模型进行数值求解，模拟不同工况下中央冷却系统管道内两相流和冰塞形成过程，分析流速、温度、压力等因素对冰塞形成的影响规律。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.研究对象:针对极地运输船中央冷却系统这一特定对象，开展两相流冰塞机理研究，具有较强的针对性和实用价值。

2.研究方法:采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，从多角度、多层次对两相流冰塞问题进行研究，能够更加全面、深入地揭示其形成机理。

3.研究内容:将重点关注流道几何结构、流体流动状态等因素对冰塞形成的影响，并结合数值模拟和实验研究，建立更加准确的冰塞形成预测模型。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 王乐,张阿漫,李鑫,等. 船舶压载水系统数值模拟及优化研究进展[j]. 船舶工程,2022,44(12):158-168.

[2] 王乐,张阿漫,李鑫. 极地船舶lng燃料舱晃荡数值模拟研究进展[j]. 船舶力学,2022,26(06):780-791.

[3] 张海阔,张静,王庆丰,等. 船舶压载水系统中两相流动的数值模拟[j]. 船舶工程,2021,43(09):172-180.