本文關鍵詞：LNG船液貨艙溫度及應力場有限元分析研究

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【摘要】： 天然氣是一種非常重要的資源,它燃燒清潔,污染小,通常生產與輸送成本低廉。其儲量十分巨大,在將來將成為世界上主要能源。 LNG貿易量的不斷增長使得LNG的運輸成了目前急需解決的問題,LNG船舶運輸是天然氣跨地區(qū)遠洋運輸最有效的方法,因此,LNG船的建造數(shù)量和運輸頻率在不斷增加。為保證LNG在運輸過程中的經濟性和安全性,這就要求液貨艙需長時間的維持在-163℃。LNG船能夠經受住長時間低溫源作用下引起的溫度應力保證船體結構不發(fā)生屈服或開裂破損等問題。因此對LNG船進行專門的溫度場及溫度應力分析,確保其符合強度要求,對保證其在運輸過程中的安全具有重要意義和價值。 本文首先介紹了LNG船溫度及應力分析的研究背景和意義,回顧了國內外在此問題上的研究現(xiàn)狀。簡要介紹了天然氣的性質和特點,對LNG船的船型和液貨艙系統(tǒng)和絕熱系統(tǒng)進行了綜述,包括建造方法和建造材料,對不同船型進行了分析比較。從熱傳導的基礎知識出發(fā),對溫度場及溫度應力問題的基本概念和有限元計算原理進行了較為詳細的介紹和總結。然后利用有限元方法計算了滿載液貨時的LNG船液貨艙溫度場及溫度應力分布。計算過程是以一艘147000m~3薄膜型LNG船為模型,利用大型通用有限元分析軟件ANSYS對其1/4個液艙段進行建模,施加邊界條件和載荷,計算了液艙絕熱層殷鋼膜主屏壁絕熱膜完好和殷鋼膜主屏壁絕熱膜破損2種工況下,液艙溫度及溫度應力分布情況。研究了液貨艙因內外溫差巨大而產生的局部不均勻溫度場,以及由不均勻溫度場引起的液艙結構溫度應力分布及變化,探討其對船體強度的影響。得出以下結論:(1)殷鋼膜主屏壁絕熱膜破損時,液艙溫度分布不能滿足LNG日蒸發(fā)率小于0.15%的要求;(2)液艙溫度梯度與溫度應力成正比;(3)甲板,底板等構件受溫度載荷的影響較大,應該適當將板加厚; 本文的研究工作對薄膜型LNG船的設計和滿載情況分析具有一定的參考價值。
【關鍵詞】：LNG船 有限元分析 溫度場 溫度應力 ANSYS軟件
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：U661
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 課題的研究意義及價值10-12
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 本論文的主要工作和采用的方法14-15
• 第2章 LNG及LNG船綜述15-18
• 2.1 LNG的定義及其特性15
• 2.2 天然氣液化的主要方法15-16
• 2.3 LNG船的應用發(fā)展及其技術特征16-17
• 2.4 本章小結17-18
• 第3章 LNG船液貨艙系統(tǒng)分析18-27
• 3.1 現(xiàn)有液貨艙系統(tǒng)的分析18-22
• 3.1.1 獨立球型(MOSS型)18-20
• 3.1.2 薄膜型(GTT型)20-22
• 3.2 兩種主要液貨艙艙型的對比22-24
• 3.3 液貨艙絕熱與傳熱分析24-26
• 3.3.1 絕熱材料24-25
• 3.3.2 傳熱分析25-26
• 3.4 本章小結26-27
• 第4章 溫度場計算原理及液貨艙溫度分布計算27-50
• 4.1 溫度場和溫度應力問題論述27-28
• 4.2 溫度場的基本原理介紹28-38
• 4.2.1 熱傳導微分方程30-32
• 4.2.2 熱傳導理論中的定律與公式32
• 4.2.3 熱力學的初始條件和邊界條件32-34
• 4.2.4 熱傳導問題的解法34
• 4.2.5 有限元計算溫度場34-36
• 4.2.6 穩(wěn)態(tài)溫度場的有限元計算方法36-38
• 4.3 薄膜型LNG船液貨艙溫度分布有限元分析38-49
• 4.3.1 薄膜型液貨艙的傳熱分析39-40
• 4.3.2 有限元模型的建立40-43
• 4.3.3 計算工況43-45
• 4.3.4 溫度場分析結果45-49
• 4.4 本章小結49-50
• 第5章 液貨艙溫度應力的有限元計算分析50-67
• 5.1 溫度應力的有限元計算過程50-53
• 5.2 薄板溫度應力問題求解53-57
• 5.2.1 薄板溫度彎曲問題的內力和撓曲微分方程53-56
• 5.2.2 薄板溫度彎曲問題的有限單元法56-57
• 5.3 薄殼溫度應力問題求解57-58
• 5.4 薄膜型LNG船液艙溫度應力有限元計算分析58-65
• 5.4.1 結果分析59-61
• 5.4.2 局部應力及位移分析61-65
• 5.5 本章小結65-67
• 第6章 總結與展望67-69
• 6.1 總結67
• 6.2 展望67-69
• 參考文獻69-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文73

【引證文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 楊青松;中小型LNG船C型獨立液貨艙支座設計研究[D];大連理工大學;2010年

2 任程;薄膜式LNG船液貨艙熱應力分析及其對結構強度的影響[D];哈爾濱工程大學;2011年

3 方俊;基于熱力分析的Langmuir探針及其連接件的結構設計和優(yōu)化[D];南京理工大學;2010年

4 曹光貴;液化天然氣船C型獨立液貨艙防流體沖擊結構研究[D];華南理工大學;2010年

5 談震;液化天然氣船液貨艙防流體沖擊結構優(yōu)化研究[D];華南理工大學;2012年

6 楊振州;LNG船液貨裝卸模擬器卸貨過程仿真[D];大連海事大學;2013年

7 李敏;中小型LNG船C型獨立液貨艙溫度場及應力場分析[D];華南理工大學;2013年

  本文關鍵詞：LNG船液貨艙溫度及應力場有限元分析研究

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本文編號：512166