【摘要】：世界人口及經(jīng)濟(jì)的增長增加了世界對能源的需求。天然氣不僅供應(yīng)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(fèi)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(kuò)大。LNG低溫儲罐干燥與置換是LNG船液貨艙在投產(chǎn)前的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié),就是為了防止LNG首次進(jìn)入儲罐時與空氣混合引起爆炸。較大的進(jìn)氣速率和較高的進(jìn)氣溫度會增強(qiáng)氮氣與艙內(nèi)空氣的對流擴(kuò)散效應(yīng),造成氮氣浪費(fèi);較小的進(jìn)氣速度會延長置換時間,而較低的進(jìn)氣溫度又會造成冷能的浪費(fèi)。所以,全面深入的研究氣體置換過程中的對流擴(kuò)散規(guī)律,了解氣體濃度場分布特征以及不同進(jìn)氣階段對流擴(kuò)散方式對于準(zhǔn)確地控制氣體的置換,降低生產(chǎn)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(xué)特性研究,確定不同惰化方案在不同時間段氣體對流擴(kuò)散的主要影響因素,最終根據(jù)探究得到的影響機(jī)制提出優(yōu)化方案并進(jìn)行實驗驗證。論文的具體研究內(nèi)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(jù)質(zhì)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(yīng)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(jī)燃油箱的實驗數(shù)據(jù)驗證數(shù)值模擬方法的準(zhǔn)確性與可靠性。在此基礎(chǔ)上,利用Froude數(shù),研究流場動力學(xué)特性。結(jié)合各監(jiān)測面對流項與擴(kuò)散項變化率,分階段描述液艙內(nèi)氣體運(yùn)移現(xiàn)象。三、通過設(shè)置參照組并仿真計算,探究不同進(jìn)氣速率與溫度對置換效率的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上提出優(yōu)化方案,并進(jìn)行驗證。本文針為LNG船液艙置換過程中不同區(qū)域氣體運(yùn)移分階段進(jìn)行分析,研究置換過程中空氣與氮氣的混合機(jī)理,對LNG船惰化安全作業(yè)和污染控制具有指導(dǎo)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(wǎng)格劃分模型構(gòu)建文主要研究 LNG 船惰化過程中液艙傳質(zhì)行為并提出優(yōu)化方案。置換作內(nèi)的氣體分布不均且艙內(nèi)存在溫度梯度、濃度梯度，加上進(jìn)氣過程中產(chǎn)液艙內(nèi)氣體分子微觀上處于較強(qiáng)運(yùn)動狀態(tài)，宏觀上表現(xiàn)為氣體的質(zhì)量、相區(qū)質(zhì)量傳遞的表現(xiàn)形式主要有熱擴(kuò)散，分子擴(kuò)散及對流。

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

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2635986