【摘要】：天然氣作為一種新興的優(yōu)質(zhì)能源,越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。海上運(yùn)輸是目前天然氣的主要運(yùn)輸方式,因此液化天然氣船的需求量也隨之迅速增高。液化天然氣船在營(yíng)運(yùn)過(guò)程中,超低溫液貨是影響船體結(jié)構(gòu)安全的重要因素,有必要對(duì)此進(jìn)行深入研究。本文研究了事故工況下獨(dú)立B型液貨艙LNG船的結(jié)構(gòu)安全性,重點(diǎn)分析了超低溫液貨對(duì)船舶極限強(qiáng)度的影響。主要工作如下:(1)根據(jù)LNG船的結(jié)構(gòu)特征和傳熱學(xué)理論建立了船體傳熱模型。采用PCL語(yǔ)言編寫(xiě)了船體溫度場(chǎng)的求解輔助程序,通過(guò)迭代計(jì)算精確地求解對(duì)流傳熱系數(shù),充分考慮了結(jié)構(gòu)溫度、環(huán)境溫度和對(duì)流系數(shù)的耦合關(guān)系,克服了采用經(jīng)驗(yàn)方法確定對(duì)流系數(shù)的粗糙性。(2)根據(jù)液貨圍護(hù)系統(tǒng)失效后天然氣的泄漏和擴(kuò)散模型,用CFD方法分析對(duì)流空間的空氣溫度場(chǎng)。將空氣溫度場(chǎng)離散化并提出面積影響因子和溫度影響因子來(lái)連接空氣溫度場(chǎng)和結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng),改進(jìn)計(jì)算程序求解了失效狀態(tài)下的船體溫度場(chǎng)。(3)采用ABAQUS的顯示動(dòng)態(tài)算法計(jì)算了船體總縱極限強(qiáng)度。針對(duì)超低溫液貨的影響從兩方面予以分析,一是研究了低溫下材料力學(xué)性能的變化,主要是材料冷脆現(xiàn)象對(duì)船舶承載能力的削弱。二是研究了溫度應(yīng)力對(duì)整船極限強(qiáng)度和局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的不利影響。(4)針對(duì)不同事故工況,包括圍護(hù)系統(tǒng)失效和不同程度的擱淺破損,計(jì)算了船體的剩余極限強(qiáng)度。根據(jù)事故工況下極限強(qiáng)度、靜水彎矩和波浪彎矩的極值分布情況,采用一次二階矩法計(jì)算了不同服役年限內(nèi)船舶的可靠性,并對(duì)船體結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行評(píng)估。本文成果對(duì)獨(dú)立B型液貨艙LNG船船體溫度場(chǎng)分析、船體極限強(qiáng)度分析以及的船體結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)估具有一定參考意義。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U698
【圖文】：

單船運(yùn)輸能力也以 15%的速度迅猛增長(zhǎng)[2]，見(jiàn)圖1-1。圖 1-1 世界液化天然氣船隊(duì)規(guī)模和運(yùn)量趨勢(shì)Figure 1-1 Trend of world LNG carrier fleet number and capacity液化天然氣船號(hào)稱(chēng)海上的超級(jí)冷凍柜，其設(shè)計(jì)建造難度極高被譽(yù)為造船工業(yè)皇冠上的明珠。隨著液化天然氣船的大型化，航運(yùn)界和工業(yè)界對(duì)其安全性提出了更高的要求。據(jù)估算一艘 15 萬(wàn)立方米液化天然氣船包含的能量約等于 50 顆廣島原子彈的爆炸當(dāng)量，一旦發(fā)生事故帶來(lái)的災(zāi)難是不堪設(shè)想的，因此對(duì)液化天然氣船進(jìn)行有效的安全性評(píng)估具有重要意義。液化天然氣船是保證我國(guó)能源戰(zhàn)略安全的核心裝備，而目前我國(guó)的液化天然氣船整體建造水平低下并且產(chǎn)能?chē)?yán)重不足，供需失衡亟待解決�？上驳氖菄�(guó)內(nèi)船廠(chǎng)正在積極地引進(jìn)外國(guó)船舶企業(yè)的建造技術(shù)，提高自身建造能力參與到這類(lèi)高附加值船型的建造之中。

圖 3-4 艙段有限元模型Figure 3-4 FE model of part-cabin覆在液艙壁外側(cè)的絕熱層是由玻璃纖維包裹的硬質(zhì)聚氨酯泡沫，因?yàn)槠浜穸冗_(dá)到 400mm 故采用塊單元模擬，絕熱層幾乎不參與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，所以為了建模的簡(jiǎn)便性直接將這些塊單元以節(jié)點(diǎn)重合的方式與模擬液艙壁的面單元連接，詳見(jiàn)圖3-5。對(duì)于支承結(jié)構(gòu)，分析船體傳熱時(shí)地用塊單元模擬墊木并以節(jié)點(diǎn)重合的方式與艙壁和船體連接，見(jiàn)圖 3-6。

所以為了建模的簡(jiǎn)便性直接將這些塊單元以節(jié)點(diǎn)重合的方式與模擬液艙壁的面單元連接，詳見(jiàn)圖3-5。對(duì)于支承結(jié)構(gòu)，分析船體傳熱時(shí)地用塊單元模擬墊木并以節(jié)點(diǎn)重合的方式與艙壁和船體連接，見(jiàn)圖 3-6。圖 3-5 液艙壁與絕熱層細(xì)節(jié)圖Figure 3-5 Detail of bulkhead and thermal insulation blanket

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

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本文編號(hào)：2794728