LNG燃料舱晃荡水动力特性和载荷传递研究
发布时间：2021-10-12 09:43
在当前绿色环保的背景下,双燃料动力船近几年得到广泛重视并且发展较为迅速。其中,针对洁净环保的优质天然气能源,其液化天然气（Liquefied Natural Gas,简称LNG）储存技术和燃料舱方案设计是关键的核心技术。在多种LNG储存舱型中,SPB型燃料舱拥有较高舱上甲板利用率,具有较好的应用前景。但是,其内部LNG燃料随船晃荡现象同样是燃料舱方案设计中需要重点关注的问题之一。本文以SPB型燃料舱为研究对象,通过数值模拟方法研究内部液体的晃荡水动力特性,并且据此为SPB型燃料舱内部构件形式设计提供理论依据。并且在此基础上,研究燃料舱LNG晃荡载荷提取与施加方法,并且进一步研究基于WORKBENCH的舱室晃荡水动力载荷传递流程。具体研究内容如下:首先,建立舱室晃荡水动力分析算法和模型,并且完成收敛性分析和准确性验证。在此基础上,针对中低装载液位、不同内部制荡舱壁结构的工况,完成了CFD数值模拟和船级社经验公式的对比分析,为后续分析LNG燃料舱固有频率提供研究基础。其次,针对船舶航行过程中不断变化的LNG液位情况,进行了不同装载液位、不同内部结构型式工况的数值模拟分析。通过数值结果可以发...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 LNG特点及应用意义
1.1.2 LNG液舱概况
1.1.3 舱室晃荡及本文研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 LNG晃荡研究现状
1.2.2 舱室晃荡国内外研究现状
1.3 本文研究内容
2 LNG燃料舱晃荡水动力特性和载荷传递数值模拟方法
2.1 数值模型
2.1.1 控制方程
2.1.2 控制方程离散化
2.1.3 压力与速度耦合算法
2.1.4 多相流模型
2.2 CFD模型与算法验证
2.3 LNG燃料舱舱室晃荡固有周期分析
2.3.1 二维网格收敛性分析
2.3.2 基于经验公式和CFD模型的舱室晃荡固有频率对比分析
2.4 WORKBENCH软件介绍
2.5 本章小结
3 LNG燃料舱内部构件方式确定及晃荡载荷提取
3.1 基于CFD数值模拟的LNG舱室内部构件方式分析
3.1.1 有无内部构件对LNG晃荡水动力的影响
3.1.2 舱壁构件数目对LNG晃荡水动力的影响
3.2 基于晃荡极限工况的LNG燃料舱晃荡载荷分析
3.2.1 舱室晃荡典型运动形式选取
3.2.2 确定LNG舱室结构晃荡载荷计算典型时刻
3.3 LNG燃料舱晃荡载荷提取及施加
3.3.1 LNG燃料舱晃荡载荷提取
3.3.2 LNG燃料舱晃荡载荷施加
3.4 本章小结
4 基于WORKBENCH的 LNG燃料舱载荷传递流程研究
4.1 流程介绍
4.2 可行性初步验证
4.2.1 CFD面载荷传递可行性
4.2.2 结构计算可行性
4.3 舱室晃荡水动力与结构模型匹配研究
4.3.1 原有建模方法不足
4.3.2 改进原有建模方法并验证
4.4 内部构件对载荷传递影响分析
4.4.1 内部构件与底板相交线对载荷传递影响探究
4.4.2 内部构件对应面对载荷传递影响探究
4.5 基于WORKBENCH的燃料舱晃荡水动力和载荷传递分析
4.6 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]晃荡载荷作用下LNG船B型独立液货舱支撑结构受力分析[J]. 董问,袁奕,张正艺,解德. 舰船科学技术. 2019(15)
[2]三维液舱内浮子式减晃荡结构的水动力特性[J]. 宁德志,苏朋,张崇伟,李翔. 哈尔滨工程大学学报. 2019(01)
[3]我国天然气供需现状、存在问题及政策建议[J]. 孙德强,张涵奇,卢玉峰,饶远,冯棋,王智锋. 中国能源. 2018(03)
[4]液货舱晃荡仿真及结构强度评估[J]. 董传瑞,任慧龙,刘宁,李鹏飞,李哲,张浩辉. 船舶工程. 2017(01)
[5]独立B型LNG棱形液舱晃荡载荷数值分析[J]. 刘文夫,薛鸿祥,唐文勇,胡小兵. 船舶工程. 2015(07)
[6]全球LNG市场贸易发展现状及趋势[J]. 田泽普,王越,潘继平,刘波. 中外能源. 2015(06)
[7]LNG/LPG液舱晃荡研究进展综述[J]. 朱小松,谢彬,喻西崇. 中国造船. 2013(01)
[8]船舶液舱晃荡研究进展[J]. 陆志妹,范佘明. 上海造船. 2010(02)
[9]基于改进VOF法的棱形液舱液体晃荡分析[J]. 沈猛,王刚,唐文勇. 中国造船. 2009(01)
[10]液舱晃荡的数值模拟[J]. 祁江涛,顾民,吴乘胜. 船舶力学. 2008(04)
博士论文
[1]LNG独立C型舱晃荡数值仿真与试验研究[D]. 刘戈.大连理工大学 2018
[2]液体晃荡及其与结构的相互作用[D]. 朱仁庆.中国船舶科学研究中心 2002
硕士论文
[1]新型LNG船液舱结构晃荡冲击局部强度分析方法研究[D]. 陈潜.上海交通大学 2015
[2]基于改进VOF法的棱形液舱液体晃荡分析及应用[D]. 沈猛.上海交通大学 2008
本文编号：3432333
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 LNG特点及应用意义
1.1.2 LNG液舱概况
1.1.3 舱室晃荡及本文研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 LNG晃荡研究现状
1.2.2 舱室晃荡国内外研究现状
1.3 本文研究内容
2 LNG燃料舱晃荡水动力特性和载荷传递数值模拟方法
2.1 数值模型
2.1.1 控制方程
2.1.2 控制方程离散化
2.1.3 压力与速度耦合算法
2.1.4 多相流模型
2.2 CFD模型与算法验证
2.3 LNG燃料舱舱室晃荡固有周期分析
2.3.1 二维网格收敛性分析
2.3.2 基于经验公式和CFD模型的舱室晃荡固有频率对比分析
2.4 WORKBENCH软件介绍
2.5 本章小结
3 LNG燃料舱内部构件方式确定及晃荡载荷提取
3.1 基于CFD数值模拟的LNG舱室内部构件方式分析
3.1.1 有无内部构件对LNG晃荡水动力的影响
3.1.2 舱壁构件数目对LNG晃荡水动力的影响
3.2 基于晃荡极限工况的LNG燃料舱晃荡载荷分析
3.2.1 舱室晃荡典型运动形式选取
3.2.2 确定LNG舱室结构晃荡载荷计算典型时刻
3.3 LNG燃料舱晃荡载荷提取及施加
3.3.1 LNG燃料舱晃荡载荷提取
3.3.2 LNG燃料舱晃荡载荷施加
3.4 本章小结
4 基于WORKBENCH的 LNG燃料舱载荷传递流程研究
4.1 流程介绍
4.2 可行性初步验证
4.2.1 CFD面载荷传递可行性
4.2.2 结构计算可行性
4.3 舱室晃荡水动力与结构模型匹配研究
4.3.1 原有建模方法不足
4.3.2 改进原有建模方法并验证
4.4 内部构件对载荷传递影响分析
4.4.1 内部构件与底板相交线对载荷传递影响探究
4.4.2 内部构件对应面对载荷传递影响探究
4.5 基于WORKBENCH的燃料舱晃荡水动力和载荷传递分析
4.6 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]晃荡载荷作用下LNG船B型独立液货舱支撑结构受力分析[J]. 董问,袁奕,张正艺,解德. 舰船科学技术. 2019(15)
[2]三维液舱内浮子式减晃荡结构的水动力特性[J]. 宁德志,苏朋,张崇伟,李翔. 哈尔滨工程大学学报. 2019(01)
[3]我国天然气供需现状、存在问题及政策建议[J]. 孙德强,张涵奇,卢玉峰,饶远,冯棋,王智锋. 中国能源. 2018(03)
[4]液货舱晃荡仿真及结构强度评估[J]. 董传瑞,任慧龙,刘宁,李鹏飞,李哲,张浩辉. 船舶工程. 2017(01)
[5]独立B型LNG棱形液舱晃荡载荷数值分析[J]. 刘文夫,薛鸿祥,唐文勇,胡小兵. 船舶工程. 2015(07)
[6]全球LNG市场贸易发展现状及趋势[J]. 田泽普,王越,潘继平,刘波. 中外能源. 2015(06)
[7]LNG/LPG液舱晃荡研究进展综述[J]. 朱小松,谢彬,喻西崇. 中国造船. 2013(01)
[8]船舶液舱晃荡研究进展[J]. 陆志妹,范佘明. 上海造船. 2010(02)
[9]基于改进VOF法的棱形液舱液体晃荡分析[J]. 沈猛,王刚,唐文勇. 中国造船. 2009(01)
[10]液舱晃荡的数值模拟[J]. 祁江涛,顾民,吴乘胜. 船舶力学. 2008(04)
博士论文
[1]LNG独立C型舱晃荡数值仿真与试验研究[D]. 刘戈.大连理工大学 2018
[2]液体晃荡及其与结构的相互作用[D]. 朱仁庆.中国船舶科学研究中心 2002
硕士论文
[1]新型LNG船液舱结构晃荡冲击局部强度分析方法研究[D]. 陈潜.上海交通大学 2015
[2]基于改进VOF法的棱形液舱液体晃荡分析及应用[D]. 沈猛.上海交通大学 2008
本文编号：3432333
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3432333.html
