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题名极地船舶海水飞沫结冰实验研究进展
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作者
王永魁
白旭
鲁阳
李锋
薛彦卓
王庆
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机构
哈尔滨工程大学船舶工程学院
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
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出处
《哈尔滨工程大学学报》
北大核心
2025年第6期1054-1064,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(52401319,52192690,52192695)。
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文摘
海水飞沫结冰问题广泛存在于极地船舶航行过程中,并严重危害船舶稳性及人员安全。近年来,随着北极航道交通量的上涨和资源开发活动的增多,船舶面临的结冰问题日益凸显,结冰事故频发。海水飞沫结冰预报模型是建立结冰防护手段、保障航行及作业安全的有效手段,其准确性需通过相关结冰实验数据来验证。为此,本文梳理了海水飞沫结冰事件的实地测量及实验室模型实验数据,涉及飞沫的产生与运动、飞沫附着结冰、结冰程度及其影响因素、积冰物理特征及力学特性等方面。分析发现:实验研究呈现出“从定性到定量、从粗放到精细、从局部到整体”的特点,但不同结冰研究间实验数据差异较大;最后从结冰实地数据获取、实验室尺度结冰、全尺度全要素结冰实验等3个方面给出了海水飞沫结冰实验研究的展望,从而为结冰预报模型的发展和防除冰技术的提升提供科学指导和精细输入。
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关键词
北极航道
极地船舶
海水飞沫
结冰
实地测量
积冰特性
模型实验
研究进展
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Keywords
Arctic passage
polar naval ships
sea spray
icing
field measurement
ice accumulation characteris-tic
model experiment
research progress
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分类号
U664.4
[交通运输工程—船舶及航道工程]
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题名含盐水滴撞击特性及结冰相变计算
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作者
唐宇豪
柴得林
易贤
桂业伟
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机构
空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室
中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室
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出处
《西北工业大学学报》
北大核心
2025年第1期31-39,共9页
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基金
国家科技重大专项(J2019-Ⅲ-0017)资助。
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文摘
在寒冷恶劣的海上环境下工作的船舶和海洋平台常遭遇结冰问题,海水飞沫是导致其上层结构结冰的主要原因。将海水飞沫简化为含盐的液态水滴,基于NNW-ICE结冰计算平台,在Lagrange框架下建立了含盐水滴运动过程中的动力学和热力学模型,并结合蒙特卡洛方法和含盐水滴运动相变模型实现了含盐水滴在结构表面上的撞击特性计算。模拟分析了运动相变对不同粒径液滴撞击特性的影响,其中20,30μm粒径液滴由于在运动过程中的质量损失较大,其撞击质量通量显著降低。结合ICEMOD、MARICE、SHIPICE中的海水飞沫结冰相变模型及2种冻结温度模型,基于NNW-ICE开发了二维的含盐水滴结冰相变计算程序;就典型算例进行了对比分析,计算结果相差均在10%以内,验证了该计算程序具备较高的准确性,为含盐水滴结冰数值计算的进一步发展提供了有力支撑。
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关键词
海水飞沫
结冰强度
传热传质
数值模拟
盐度变化
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Keywords
sea spray
icing intensity
heat and mass transfer
numerical simulation
salinity change
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分类号
TB131
[理学—应用物理]
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题名含盐液滴运动传热传质特性及其影响因素
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作者
唐宇豪
柴得林
马乙楗
刘宇
易贤
桂业伟
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机构
中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室
空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室
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出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2024年第4期55-64,I0001,共11页
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基金
国家科技重大专项(J2019-Ⅲ-0017)。
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文摘
船舶在极地等气候寒冷恶劣的海上环境航行时,海水飞沫易导致其上层结构结冰,严重时对船舶航行及室外环境作业安全造成威胁。准确预测海水飞沫结冰,对确保极地区域安全作业具有重要意义。海水飞沫结冰和纯水飞溅结冰的主要区别在于盐度对结冰的影响,对于结冰问题,通常将海水飞沫简化为含盐的液态水滴(即含盐液滴,简称液滴)。数值模拟是研究含盐液滴结冰的重要手段,含盐液滴运动-传热传质过程是其结冰数值模拟的关键环节,决定了液滴撞击特性及与结冰相关的撞击液滴的物理量。本文在SHIPICE传热模型的基础上,提出了含盐液滴在运动过程中考虑质量损失及盐度变化的传热传质耦合模型;基于NNW-ICE平台,发展了拉格朗日框架下含盐液滴运动-传热传质耦合数值计算方法并开发了相应计算程序,实现了含盐液滴运动-传热传质过程的模拟;探究了含盐液滴运动-传热传质过程中的关键影响因素,系统分析了不同来流速度、温度、相对湿度和液滴粒径条件下的传热传质效应,为进一步发展含盐液滴结冰数值计算方法奠定了基础。
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关键词
海水飞沫
传热传质
盐度变化
结冰计算
数值模拟
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Keywords
sea spray
heat and mass transfer
salinity changes
icing calculation
numerical simulation
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分类号
TB131
[理学—应用物理]
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