LNG液貨艙在正式裝載貨物L(fēng)NG前需要進(jìn)行預(yù)冷操作緩慢降溫。這是由于LNG是低于-162^oC的超低溫液貨,為了結(jié)構(gòu)安全考慮,不能在液貨艙處于常溫的狀態(tài)下直接裝載,否則將引起安全問(wèn)題。本文從LNG液貨艙預(yù)冷過(guò)程中所受局部溫度應(yīng)力的角度為液貨艙設(shè)計(jì)預(yù)冷方案,主要研究的對(duì)象是獨(dú)立C型LNG液貨艙。采用有限元軟件Ansys實(shí)現(xiàn)液貨艙熱應(yīng)力耦合分析。首先建立液貨艙熱分析模型模擬液貨艙預(yù)冷過(guò)程中各個(gè)時(shí)刻的溫度場(chǎng)分布。然后將這個(gè)過(guò)程中各個(gè)時(shí)刻的溫度場(chǎng)結(jié)果提取出來(lái),轉(zhuǎn)化為溫度體載荷施加到液貨艙熱應(yīng)力分析模型上,求解預(yù)冷過(guò)程中各個(gè)時(shí)刻液貨艙的溫度應(yīng)力分布,并以規(guī)范中對(duì)液貨艙應(yīng)力的要求為判斷依據(jù),監(jiān)控液貨艙在預(yù)冷過(guò)程中各個(gè)時(shí)刻的溫度應(yīng)力是否在安全范圍內(nèi)。在液貨艙熱分析部分中必須建立貨艙內(nèi)的氣體域模型,模擬艙內(nèi)流動(dòng)氣體將噴淋點(diǎn)處的低溫傳遞到艙壁其他位置的過(guò)程。這時(shí)需要對(duì)這部分氣體域模型施加合適的傳熱系數(shù)。由于這部分牽涉到流動(dòng)傳熱及相變等過(guò)程,這在Ansys中難以模擬,目前又沒(méi)有合適的經(jīng)驗(yàn)公式可以參考,因此采用Fluent軟件對(duì)液貨艙內(nèi)氣體域在預(yù)冷中的流動(dòng)傳熱過(guò)程進(jìn)行模擬。提取貨艙在預(yù)冷... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 預(yù)冷技術(shù)簡(jiǎn)介及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 預(yù)冷操作及技術(shù)簡(jiǎn)介
        1.2.2 預(yù)冷預(yù)報(bào)技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.3 LNG液貨艙熱應(yīng)力研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
    1.3 論文研究?jī)?nèi)容與研究目的
2 預(yù)冷仿真過(guò)程原理及方法簡(jiǎn)述
    2.1 傳熱分析原理簡(jiǎn)介
        2.1.1 傳熱學(xué)基本原理
        2.1.2 基于Ansys有限元的非穩(wěn)態(tài)傳熱原理
        2.1.3 基于Ansys的熱應(yīng)力耦合
    2.2 結(jié)構(gòu)許用應(yīng)力說(shuō)明
    2.3 小結(jié)
3 艙內(nèi)氣體等效傳熱系數(shù)計(jì)算
    3.1 Fluent軟件及原理簡(jiǎn)介
        3.1.1 多相流模型
        3.1.2 用戶自定義函數(shù)（UDF）簡(jiǎn)介
    3.2 液貨艙預(yù)冷過(guò)程流場(chǎng)分析
        3.2.1 流場(chǎng)分析假設(shè)與簡(jiǎn)化
        3.2.2 物性參數(shù)及相變模型設(shè)置
        3.2.3 邊界條件與初始條件
        3.2.4 計(jì)算結(jié)果
    3.3 等效傳熱系數(shù)計(jì)算
    3.4 小結(jié)
4 基于有限元的液貨艙預(yù)冷過(guò)程仿真
    4.1 問(wèn)題的假設(shè)與簡(jiǎn)化
    4.2 液貨艙預(yù)冷過(guò)程溫度場(chǎng)分析
        4.2.1 建立LNG液貨艙熱分析有限元模型
        4.2.2 邊界條件與初始條件
        4.2.3 加載計(jì)算
    4.3 預(yù)冷過(guò)程中結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力計(jì)算
        4.3.1 建立LNG液貨艙熱應(yīng)力分析有限元模型
        4.3.2 邊界條件
        4.3.3 加載計(jì)算
    4.4 30方液貨艙預(yù)冷過(guò)程有限元仿真
        4.4.1 液貨艙基本信息
        4.4.2 噴淋方案設(shè)計(jì)
        4.4.3 液貨艙溫度變化規(guī)律及預(yù)冷時(shí)間
        4.4.4 預(yù)冷過(guò)程結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力變化規(guī)律
    4.5 小結(jié)
5 噴淋方案設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題研究
    5.1 預(yù)冷局部最大噴淋面積計(jì)算
    5.2 LNG液貨艙噴淋孔布置優(yōu)化研究
    5.3 小結(jié)
6 不同尺度的C型液貨艙預(yù)冷分析
    6.1 最大噴淋面積計(jì)算
    6.2 液貨艙預(yù)冷時(shí)間分析
    6.3 液貨艙預(yù)冷熱應(yīng)力分析
    6.4 冷卻介質(zhì)平均質(zhì)量流量計(jì)算
    6.5 小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]大型LNG儲(chǔ)罐的熱應(yīng)力分析[D]. 李旭坤.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[3]LNG船舶薄膜型液貨艙預(yù)冷工藝研究[D]. 盧煒.大連海事大學(xué) 2012
[4]薄膜式LNG船液貨艙熱應(yīng)力分析及其對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響[D]. 任程.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[5]LNG沉浸式燃燒型氣化器數(shù)值模擬[D]. 于國(guó)杰.大連理工大學(xué) 2009
[6]LNG船液貨艙溫度及應(yīng)力場(chǎng)有限元分析研究[D]. 余祥虎.武漢理工大學(xué) 2009
[7]LNG沉浸式汽化器流動(dòng)傳熱過(guò)程數(shù)值模擬[D]. 竇興華.大連理工大學(xué) 2007
[8]LNG船舶推進(jìn)裝置的選擇與管理[D]. 仉大志.大連海事大學(xué) 2007
[9]液化天然氣船液貨艙絕熱技術(shù)及傳熱計(jì)算分析[D]. 邱林.上海海事大學(xué) 2004
[10]全冷式LPG船舶液貨系統(tǒng)的仿真研究[D]. 徐幫林.大連海事大學(xué) 2002



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