【摘要】：世界人口及經濟的增長增加了世界對能源的需求。天然氣不僅供應豐富、熱值較高,而且價格較低、綠色環(huán)保,因此,中國的天然氣消費量在過去的十年中大幅上漲,中國建造LNG船的艘數(shù)和規(guī)模也在迅速擴大。LNG低溫儲罐干燥與置換是LNG船液貨艙在投產前的一個關鍵環(huán)節(jié),就是為了防止LNG首次進入儲罐時與空氣混合引起爆炸。較大的進氣速率和較高的進氣溫度會增強氮氣與艙內空氣的對流擴散效應,造成氮氣浪費;較小的進氣速度會延長置換時間,而較低的進氣溫度又會造成冷能的浪費。所以,全面深入的研究氣體置換過程中的對流擴散規(guī)律,了解氣體濃度場分布特征以及不同進氣階段對流擴散方式對于準確地控制氣體的置換,降低生產成本和投資具有重要意義。本文主要通過對LNG船液艙惰化過程中流場的仿真與動力學特性研究,確定不同惰化方案在不同時間段氣體對流擴散的主要影響因素,最終根據探究得到的影響機制提出優(yōu)化方案并進行實驗驗證。論文的具體研究內容如下:一、以LNG船液艙為原型,研究對象是低溫氮氣與常溫空氣,根據質量守恒、能量守恒和動量守恒等微分方程組建立計算模型,應用數(shù)值模擬建立三維全尺度數(shù)值模型。二、基于選定的數(shù)值模型,利用飛機燃油箱的實驗數(shù)據驗證數(shù)值模擬方法的準確性與可靠性。在此基礎上,利用Froude數(shù),研究流場動力學特性。結合各監(jiān)測面對流項與擴散項變化率,分階段描述液艙內氣體運移現(xiàn)象。三、通過設置參照組并仿真計算,探究不同進氣速率與溫度對置換效率的影響規(guī)律。在此基礎上提出優(yōu)化方案,并進行驗證。本文針為LNG船液艙置換過程中不同區(qū)域氣體運移分階段進行分析,研究置換過程中空氣與氮氣的混合機理,對LNG船惰化安全作業(yè)和污染控制具有指導意義。
【圖文】：

第二章 LNG 船液艙置換過程優(yōu)化數(shù)值研究方法 ii1222jj1k21xxFxTxSxUtjj kG 為湍動能項；t 為湍流粘度；；kS 、 S 分別為湍流動能和湍流耗散常數(shù)為：1009* ， 0.51 ， 0.8562 。型的建立及網格劃分模型構建文主要研究 LNG 船惰化過程中液艙傳質行為并提出優(yōu)化方案。置換作內的氣體分布不均且艙內存在溫度梯度、濃度梯度，加上進氣過程中產液艙內氣體分子微觀上處于較強運動狀態(tài)，宏觀上表現(xiàn)為氣體的質量、相區(qū)質量傳遞的表現(xiàn)形式主要有熱擴散，分子擴散及對流。

圖 2-2 LNG 船液艙數(shù)值模型的網格劃分Fig 2.2 Mesh front view of numerical model of LNG tankG 船液艙數(shù)值模型的網格劃分ght-angled view of the numericalmodel of the LNG tank圖 2-4 出氣口網格劃分Fig 2.4 Gridding division of gas
【學位授予單位】：浙江海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U674.133.3

【參考文獻】

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本文編號：2635986