大型LNG储罐储液分层特性对翻滚的影响分析.pdfVIP

石油工程建设 研究探讨 _ 大型 LNG储罐储液分层特性对翻滚的影响分析 基金项目：国家自然科学基金 ；中央高校基本科研业务费专项资金 (13CX06074A)资助 王 萍，曹学文，彭文山，王文光，靳学堂 中国石油大学 (华东)储运与建筑工程学院，山东青岛 266580 doi：l0．3969／j．issn1001-2206．2015．04．001 摘要 为了研究液化天然气分层翻滚的机理，了解液体分层特性对翻滚的影响，采用计算流体动力学方法 (CFD) 建立大型LNG储罐内储液分层与翻滚模型，分别研究层数、厚度、层间密度差对翻滚的影响，对储罐中密度 差为 1kg／m3，分层厚度为2m 的LNG两分层、三分层 ；分层厚度分别为 1、2、3m，密度差为 1kg／m。的两 分层；层间密度差分别为0．5、1、2kg／m。，分层厚度为2m的两分层进行模拟研究。结果表明：重力作用下， 上重下轻的分层结构不稳定，相邻两层LNG之间的流动与混合造成分层界面的破坏，发生翻滚现象，层间密 度趋向一致，翻滚后形成上轻下重的稳定结构；在同等储罐直径、同等密度差下，三分层比两分层的翻滚现象 发生得更快、更剧烈，持续时间更长，且分层越多越不稳定；在同等储罐直径、同等密度差下，分层厚度越大 翻滚出现得越快、越剧烈，持续时间越长；在同等储罐直径、同等分层厚度下，层间密度差越大翻滚出现得越 快、越剧烈，持续时间越长。 关键词： W ANG Ping，CAO Xuewen，PENGW enshan，WANGW enguang，JINXuetang CollegeofPipelineandCivilEngineering，ChinaUniversityofPetroleum ，Oingdao266580，China Abstract Inordertostudythemechanism ofLNG stratificationandrolloverandunderstandtheinfluenceofIiquidstrati— ficationonrollover，thispaperstudiestheinfiuencesofnumber，thicknessanddensityofstratificationlayers onrolloverbybuildingthephysicaIandmathematicaImodeIusingCFD software．Thecasesincludetwoand threeIayerswiththicknessof2m anddensitydifferenceof1kg／m。；twolayerswiththicknessof1，2and3m anddensitydifferenceof1kg／m。；twolayerswiththicknessof2manddensitydifferenceof0．5，1and2kg／m。。 Theresultsshow that：forthetop—heaw structure，stratificationisaninstableduetotheinfluenceofgravity， andtheflow andmixingbetweentwoadjacentIayerswillbreakinterfaceandcauserolloverandmakethein— terlayerdensitywell—distributed．finallyfOrm thetop—lightstablestructure．Therolloverprocessofthree—lay— ersjsquicker．moreviolentandlastinglongerthanthatoftwo—layersforthesametankdiameterandliquid densitydifference．Besides，withIargernumberofstratification，thestructurebecomesmoreunstable．The rolloverprocessofthebiggerlayerthicknessismoreviolentandlastinglongerandthanthatofthesmallerlayer thicknessforthesametankdiameterand liquiddensitydifference．Therolloverp