1。4 论文的主要研究内容和方法

本文以LNG动力船为背景，采用计算流体力学方法对不同的送风方式和送风参数的舱室进行内部气流的数值模拟并进行实验研究，建立典型船舶舱室气流组织的物理模型及数学模型，得到温度场和速度场，尤其是室内温度梯度状况对热舒适性的影响，以对舱室的气流组织、热舒适性和室内空气品质进行全面综合评价，更加方便地掌握送风方式和送风参数对舱室内空气品质影响的规律。

本文的主要工作如下：

（1）分析船舶空调负荷，设计典型通风方式   

由于舰船自身具有不同于陆地建筑的结构特性以及变化的航行气候条件等特殊性，船舶空调的负荷计算不同于陆用空调。借助相关船舶结构和空调设计的理论，分析船舶空调负荷的组成和分布特征。以船舶典型舱室会议室在夏季通风工况下为研究对象，根据《GB/T13409-92》规范进行空调负荷和通风参数的计算；结合船舶会议室低矮空间的实际情况，设计不同的通风方案。

（2）建立典型舱室物理和数学模型，进行模拟

以流体动力学和传热学为理论基础，利用商业计算流体力学软件Airpak，根据会议室舱室实际情况进行合理的简化和设置，建立能够正确反映舱室空气流动的数学模型，并根据数学模型确定求解数学模型的数值计算方法。通过改变舱室通风方式模拟空气流场，并得出内部速度场、温度场分布以及变化。

（3）研究典型送风方式下船舶会议室室内空气品质

针对典型的通风方式工况，对各种送、回风形式下送风效果进行比较，分析各气流组织流场分布特征形成的原因，并对每种方案的优化提出改进方案。建立针对船舶会议室气流组织空气品质的综合评价结构，并在此评价结构基础上对各种送、回风形式下气流组织进行综合评价和分析。

1。5 本章小结

本章主要介绍了课题的研究背景和意义，从国际大环境下高性能船舶的地位和舱室室内空气品质要求两个方面详细阐述了本研究的重要性和必要性。并着重介绍了课题研究的相关国内外研究现状，展示了在空间流场仿真模拟领域内最新研究成果和动向。最后介绍了课题研究的主要内容和方法以及本文研究的重点。

第二章 数值模拟理论基础及方法

湍流是数值仿真模拟的基础内容，建立科学的物理和数学模型必须要了解舱室内气流组织的湍流现象和湍流数值模拟方法，本次研究利用雷诺平均法建立湍流零方程模型。同时，对于湍流模型控制方程的求解方法，也是下面章节进行建模和仿真模拟的理论基础。

2。1 湍流现象概述

湍流流动是一种极其复杂的非稳态三维流动状态，其广泛存在于工程领域和自然界，它是由各种不同尺度大小的漩涡叠加而成的。湍流中大尺度的涡旋在破裂后形成小尺度的涡旋，而较小尺度的涡旋破裂后形成更小的涡旋，直到在流体粘性的作用下，最小尺度的涡旋的机械能转化为流体的内能，最后消失。随着湍流流动的进行，在边界的扰动及速度梯度的作用下，流动中不断产生新的涡旋，这就产生了湍流流动。

2。2 湍流数值模拟方法

湍流的数值模拟方法主要有直接模拟法和非直接数值模拟法两种。前者是直接求解瞬时湍流控制方程，相反的是后者通过在一定程度上简化湍流流动，间接计算湍流的脉动特征。根据后者所采用的简化湍流流动方法的不同又可将其分为大涡模拟、统计平均法和雷诺平均法[16]。

（1）直接模拟（Directe Numerical Simulation-DNS）