面向FLNG液舱设计的晃荡荷载分析

发布时间：2017-03-17 09:07

  本文关键词：面向FLNG液舱设计的晃荡荷载分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在深海气田、边际气田及伴生气田资源开发中,需要一种新型的装备——浮式液化天然气船(FLNG船)。目前,FLNG船的储液舱主要是参考LNG船的液舱形式,根据液舱特点和使用要求,薄膜型液舱的应用最为广泛。考虑到FLNG船特殊的作业方式,液舱会经常处于装卸状态,船体随海浪运动会引起舱内流体晃荡运动。晃荡会对舱壁结构强度以及浮体的稳定性带来不利影响。由于薄膜型液舱的舱壁结构复杂,尤其是绝热层结构,是多种材料复合而成,一旦发生泄漏,后果将不堪设想。在薄膜型液舱的设计中,晃荡荷载的确定是关键的因素。由于晃荡过程中,流体运动具有随机性、复杂性等特点,特别是在发生晃荡共振的情况下,利用理论分析和数值仿真方法,都难以分析最剧烈运动下的流体荷载特性,而模型实验方法能够弥补理论分析、数值仿真的不足之处。本文主要工作是面向FLNG液舱设计,利用半实物仿真动力子结构实验系统,分析了晃荡荷载特性。考虑到实际液舱尺寸较大,绝热层结构复杂,实验室中难以真实模拟,同时行业中也没有形成标准化的实验方法可供参考,对实验研究提出很大挑战。本文在分析国内外相关领域研究的基础上,从设计原理出发,建立了中大比尺GTT液舱模型,借助大型平动和转动实验平台,从简单化模型入手分析复杂晃荡问题。通过对1：20液舱模型在不同运动激励下的晃荡研究,给出薄膜型液舱一般性的晃荡荷载分布规律及危险载液工况预估,为液舱的结构设计提供参考,同时也推动了国内大规模晃荡实验研究基地和实验方法的发展。未来工作主要包括发展和完善晃荡实验技术,开展基于晃荡荷载的结构响应及流固耦合分析。
【关键词】：FLNG液舱 晃荡荷载 模型实验 实验研究
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U664.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-23
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 FLNG船概述10-13
• 1.2.1 FLNG船简介10
• 1.2.2 FLNG船发展现状10-11
• 1.2.3 FLNG船设计及关键技术11-12
• 1.2.4 FLNG船危险事故分析12-13
• 1.3 问题阐述13-15
• 1.4 晃荡问题研究现状15-21
• 1.4.1 理论分析15
• 1.4.2 数值仿真15-16
• 1.4.3 模型实验16-21
• 1.5 本文主要工作21-23
• 2 FLNG液舱结构设计与分析23-32
• 2.1 FLNG液舱总体设计流程23-25
• 2.1.1 概念设计23-24
• 2.1.2 初步设计24
• 2.1.3 详细设计24-25
• 2.2 典型的FLNG液舱25-28
• 2.2.1 SPB型液舱25-26
• 2.2.2 MOSS型液舱26-27
• 2.2.3 薄膜型液舱27-28
• 2.3 GTT NO96型液舱28-32
• 2.3.1 液舱结构组成28-31
• 2.3.2 液舱设计关键问题31-32
• 3 FLNG液舱晃荡实验系统与方案32-42
• 3.1 晃荡模型实验目的及思路32-33
• 3.1.1 晃荡模型实验目的32
• 3.1.2 模型实验设计思路32-33
• 3.2 液舱晃荡实验系统33-38
• 3.2.1 液舱模型系统34-35
• 3.2.2 压力监测系统35-36
• 3.2.3 数据采集系统36
• 3.2.4 图像采集系统36-37
• 3.2.5 运动控制系统37-38
• 3.3 液舱晃荡实验方案38-42
• 3.3.1 晃荡实验设计参数38-40
• 3.3.2 压力传感器布点方案40-41
• 3.3.3 晃荡数据分析方案41-42
• 4 FLNG液舱晃荡实验结果与讨论42-71
• 4.1 实验分析理论基础42-44
• 4.2 晃荡荷载时程特性44-47
• 4.2.1 荷载波形特性44-45
• 4.2.2 冲击时间特性45-47
• 4.3 晃荡荷载分布规律47-66
• 4.3.1 液舱侧壁晃荡荷载分布规律47-56
• 4.3.2 液舱舱顶晃荡荷载分布规律56-61
• 4.3.3 拐点区域晃荡荷载分布规律61-66
• 4.4 危险载液工况估计66-68
• 4.4.1 横摇激励下危险工况66-67
• 4.4.2 横荡激励下危险工况67-68
• 4.4.3 纵荡激励下危险工况68
• 4.5 荷载的原型回归68-71
• 4.5.1 相似率分析68-69
• 4.5.2 原型液舱晃荡荷载69-71
• 5 晃荡荷载分析在液舱设计中的应用71-83
• 5.1 液舱结构有限元分析71-78
• 5.1.1 基于实验条件建模分析71-76
• 5.1.2 基于真实条件建模分析76-78
• 5.2 晃荡荷载分析的工程应用78-83
• 5.2.1 改变液舱形式78-79
• 5.2.2 附加晃荡抑制装置79-80
• 5.2.3 改变结构加强形式80-81
• 5.2.4 双排舱设计81-83
• 结论83-84
• 参考文献84-88
• 附录A 各载液工况下,液舱冲击压力分布曲线88-105
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况105-106
• 致谢106-107

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