本文關(guān)鍵詞：LNG燃料動(dòng)力船舶事故后果三維模擬及預(yù)測(cè)

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【摘要】：使用LNG作為船舶動(dòng)力燃料能夠有效地減少污染氣體以及溫室氣體的排放,其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益十分明顯,旦我國(guó)對(duì)LNG燃料動(dòng)力船舶的研究處于剛剛起步的階段,對(duì)于LNG作為新的船舶燃料的安全性研究處于空白階段。 本文利用FLACS商業(yè)軟件,開(kāi)展對(duì)LNG泄漏、NG擴(kuò)散行為研究,以及NG云團(tuán)在不同條件下的爆炸行為進(jìn)行模擬研究。在此基礎(chǔ)以安徽蕪湖某公司試航成功的LNG燃料動(dòng)力船舶為對(duì)象,使用FLACS前置處理器CASD建立三維物理模型,采用k-ε雙方程模型解決湍流問(wèn)題,對(duì)LNG氣液兩相進(jìn)行了數(shù)值模擬,并在泄漏擴(kuò)散的基礎(chǔ)上,開(kāi)展了云團(tuán)爆炸模擬。主要研究結(jié)果如下： (1)在LNG泄漏擴(kuò)散中,單側(cè)有無(wú)障礙物對(duì)液池形成形狀較大,有障礙物情景下的液池半徑比無(wú)障礙物的要大,障礙物對(duì)氣相擴(kuò)散起到擾流作用,擴(kuò)散半徑小于無(wú)障礙物的情景,相反云團(tuán)寬度要大于后者； (2)LNG氣體云團(tuán)爆炸的后果受其三維物理模型內(nèi)部阻塞率以及空間約束條件的影響。阻塞率越高,約束條件越高,其形成的超壓沖擊波峰值越大,傳播速率也越快,外部障礙物對(duì)超壓沖擊波的波形形成有影響,峰值遇上障礙物后驟減,可以根據(jù)波形圖形來(lái)設(shè)計(jì)防爆墻； (3)LNG燃料動(dòng)力船舶三種不同的泄漏場(chǎng)景下形成最終的液池形態(tài)沒(méi)有變化,風(fēng)向?qū)σ撼匦纬蓻](méi)有影響。不同場(chǎng)景對(duì)形成氣體云團(tuán)的最大高度有影響,模擬結(jié)果表明在罐體下側(cè)形成的云團(tuán)高度最大。三種場(chǎng)景模擬得到的云團(tuán)寬度相差不大,重氣云團(tuán)集中分布在主甲板之上，，沿船尾主甲板鋪展開(kāi)。改變泄漏源位置與風(fēng)向?qū)NG燃料動(dòng)力船舶發(fā)生擴(kuò)散后氣相分布影響不大,其高濃度區(qū)域皆集中在液池上方,模擬得到泄漏場(chǎng)景1的可燃區(qū)域半徑最大,為17.23m； (4)LNG燃料動(dòng)力船舶發(fā)生爆炸形成兩次爆炸沖擊,爆炸的最大超壓分布在二層甲板室內(nèi),輕傷、中傷、重傷以及死亡四個(gè)傷害等級(jí)的爆炸災(zāi)害半徑分別為37.53m、28.51m、23.82m和9.13m。
【關(guān)鍵詞】：CFD LNG燃料動(dòng)力船舶 泄漏事故后果預(yù)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U674.92;U698.6
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 目錄10-12
• Contents12-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 選題背景及意義14-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展16-18
• 1.3 LNG特性18-21
• 1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容21-22
• 第二章 FLACS模型的建立與模擬研究方法22-36
• 2.1 幾何模型與網(wǎng)格模型22-24
• 2.1.1 結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立22-23
• 2.1.2 網(wǎng)格模型23-24
• 2.2 相關(guān)CFD模型構(gòu)建24-32
• 2.2.1 氣相傳遞模型26-29
• 2.2.2 液相傳遞模型29-32
• 2.2.3 NG燃燒速率模型32
• 2.3 定解條件的選擇32-36
• 2.3.1 初始條件32-33
• 2.3.2 邊界條件33-36
• 第三章 LNG擴(kuò)散過(guò)程的模擬研究36-48
• 3.1 模擬計(jì)算方法36-38
• 3.2 有無(wú)障礙對(duì)LNG擴(kuò)散的影響38-46
• 3.2.1 液相擴(kuò)散38-40
• 3.2.2 氣相擴(kuò)散行為40-46
• 3.3 本章小結(jié)46-48
• 第四章 LNG氣體云團(tuán)的爆炸過(guò)程模擬48-66
• 4.1 模擬計(jì)算方法48-51
• 4.2 模擬結(jié)果分析51-65
• 4.2.1 不同阻塞率對(duì)云團(tuán)爆炸的影響51-56
• 4.2.2 不同空間約束條件對(duì)云團(tuán)爆炸的影響56-59
• 4.2.3 外部有無(wú)障礙物對(duì)云團(tuán)爆炸的影響59-65
• 4.3 本章小結(jié)65-66
• 第五章 LNG燃料動(dòng)力船舶事故后果模擬66-82
• 5.1 模擬計(jì)算方法66-72
• 5.1.1 三維物理模型66-68
• 5.1.2 氣象條件68
• 5.1.3 計(jì)算區(qū)域及網(wǎng)格劃分68-72
• 5.2 擴(kuò)散模擬結(jié)果分析72-77
• 5.2.1 液相擴(kuò)散72-74
• 5.2.2 氣相擴(kuò)散74-77
• 5.3 事故后果模擬結(jié)果分析77-80
• 5.3.1 可燃區(qū)域77-78
• 5.3.2 爆炸災(zāi)害距離78-80
• 5.4 本章小結(jié)80-82
• 第六章 結(jié)論82-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 附圖1：擴(kuò)散過(guò)程組圖190-94
• 附圖2：擴(kuò)散過(guò)程組圖294-98
• 附圖3：擴(kuò)散過(guò)程組圖398-102
• 附圖4：爆炸過(guò)程組圖102-106
• 致謝106-108
• 研究成果及已發(fā)表的學(xué)術(shù)論文108-110
• 作者及導(dǎo)師簡(jiǎn)介110-111
• 附件111-112

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：786895