本文關(guān)鍵詞：LNG燃料動力船舶事故后果三維模擬及預測

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【摘要】：使用LNG作為船舶動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)濟效益與社會經(jīng)濟效益十分明顯,旦我國對LNG燃料動力船舶的研究處于剛剛起步的階段,對于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,開展對LNG泄漏、NG擴散行為研究,以及NG云團在不同條件下的爆炸行為進行模擬研究。在此基礎(chǔ)以安徽蕪湖某公司試航成功的LNG燃料動力船舶為對象,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題,對LNG氣液兩相進行了數(shù)值模擬,并在泄漏擴散的基礎(chǔ)上,開展了云團爆炸模擬。主要研究結(jié)果如下： (1)在LNG泄漏擴散中,單側(cè)有無障礙物對液池形成形狀較大,有障礙物情景下的液池半徑比無障礙物的要大,障礙物對氣相擴散起到擾流作用,擴散半徑小于無障礙物的情景,相反云團寬度要大于后者； (2)LNG氣體云團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)波形圖形來設(shè)計防爆墻； (3)LNG燃料動力船舶三種不同的泄漏場景下形成最終的液池形態(tài)沒有變化,風向?qū)σ撼匦纬蓻]有影響。不同場景對形成氣體云團的最大高度有影響,模擬結(jié)果表明在罐體下側(cè)形成的云團高度最大。三種場景模擬得到的云團寬度相差不大,重氣云團集中分布在主甲板之上，，沿船尾主甲板鋪展開。改變泄漏源位置與風向?qū)NG燃料動力船舶發(fā)生擴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,模擬得到泄漏場景1的可燃區(qū)域半徑最大,為17.23m； (4)LNG燃料動力船舶發(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、重傷以及死亡四個傷害等級的爆炸災害半徑分別為37.53m、28.51m、23.82m和9.13m。
【關(guān)鍵詞】：CFD LNG燃料動力船舶 泄漏事故后果預測
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U674.92;U698.6
【目錄】：

• 學位論文數(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 國內(nèi)外研究進展16-18
• 1.3 LNG特性18-21
• 1.4 本論文的研究內(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擴散過程的模擬研究36-48
• 3.1 模擬計算方法36-38
• 3.2 有無障礙對LNG擴散的影響38-46
• 3.2.1 液相擴散38-40
• 3.2.2 氣相擴散行為40-46
• 3.3 本章小結(jié)46-48
• 第四章 LNG氣體云團的爆炸過程模擬48-66
• 4.1 模擬計算方法48-51
• 4.2 模擬結(jié)果分析51-65
• 4.2.1 不同阻塞率對云團爆炸的影響51-56
• 4.2.2 不同空間約束條件對云團爆炸的影響56-59
• 4.2.3 外部有無障礙物對云團爆炸的影響59-65
• 4.3 本章小結(jié)65-66
• 第五章 LNG燃料動力船舶事故后果模擬66-82
• 5.1 模擬計算方法66-72
• 5.1.1 三維物理模型66-68
• 5.1.2 氣象條件68
• 5.1.3 計算區(qū)域及網(wǎng)格劃分68-72
• 5.2 擴散模擬結(jié)果分析72-77
• 5.2.1 液相擴散72-74
• 5.2.2 氣相擴散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84-90
• 附圖1：擴散過程組圖190-94
• 附圖2：擴散過程組圖294-98
• 附圖3：擴散過程組圖398-102
• 附圖4：爆炸過程組圖102-106
• 致謝106-108
• 研究成果及已發(fā)表的學術(shù)論文108-110
• 作者及導師簡介110-111
• 附件111-112

【參考文獻】

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：786895