海上LNG液舱晃荡及其储运安全规律研究.pdfVIP

摘 要 液化天然气(LNG)作为一种清洁、高效、方便、安全的能源，以其高热值、环保、 储运方便等优点成为现代人类社会选择的优质能源之一。特别是近些年来，随着全球 LNG生产和贸易的同益活跃，液化天然气行业正成为全球增长最快的能源行业之一。一 些能源大国也越来越重视LNG的引进，在这条贸易链中，LNG船作为海上运输的主要工 具成为各国建造的热点。在LNG船的建造过程中，一些技术问题凸显出来，液货的晃荡 就是其中一个亟待解决的问题。液货在液舱中剧烈的晃荡会引起围护结构的破坏；同时， 由于LNG的易燃性和低温性，一旦发生泄漏，后果也是十分严重的。 本文基于CFD(计算流体力学)方法对目前比较常用的液舱型式——薄膜型液舱进 行了相关的研究计算。通过VOF(流体体积函数)法建立晃荡数值模型，研究了LNG液 舱对液货晃荡的敏感性。研究发现：液货对液舱的冲击程度主要受到外部激励方式、液 货充装水平和激励周期条件的影响。在这些影响因素中，外部激励周期占主导地位，一 旦激励周期接近液体的共振周期，液货对液舱的冲击作用是最大的，液体的波动高度也 是最高的，对液货储存安全造成了巨大的威胁。因此，在实际设计和操作过程中，要尽 量避免激励周期接近液体的共振周期。针对上述问题，分析了薄膜型液舱充装水平对晃 荡的敏感性，得出充满度液面在小于10％或大于70％以内最佳，对晃荡的敏感性最小。 同时就存在的三种主要液舱型式(薄膜型、球型和SPB型)，通过液舱受力的变化情况 来判断液舱内液货的晃荡程度。对比研究发现：SPB型液舱具有良好的防晃荡特性，薄 膜型最差。 在LNG运输的过程中同时伴随着液体的蒸发，由于LNG船的液舱承压能力有限，一 般为常压储存，因此对于围护结构的保温特性有严格的要求。考虑到液舱内压力升高问 题，分别对保温结构、液舱容积、外界环境温度和充满度等方面进行了相关模拟，找出 了影响压力变化的规律。本次研究可以为LNG船在设计和制造过程中提供较高的参考价 值。 关键词：LNG船，晃荡，数值模拟，受力分析，薄膜型液舱，储存特性 ResearchontheEflfectof1rankSloshonLNG and safe够Storage inTank Transportation Gas andAir ZangLeilei(Heating，Supply，Ventilating ConditioningEngineering) DirectedProf．Li by YUxing A．PWangWuchang Abstract Asa aJldsafe natural cleaul，emcient，conVenient the ene唱y，Liquefied gaS(LNG)with meritsof Value，enViroImlental and hi曲thennal protection，conVenientstoragetransponation hasbeen the inmodemh啪a11 inrecent becomingh追h—qualityene唱y society．Especially the LNG