液舱旋转射流惰化模拟及优化

发布时间：2021-10-31 00:10

　　为探究气体惰化机理,提高惰化过程效率,对卧式椭球状LNG液舱的气体惰化过程进行数值模拟与优化。采用从椭球状液舱端部直流射流、旋转射流和混合射流的进气方式,分析气体射流流场结构和惰化效果,探究不同进气方式对惰化过程影响的机理,并提炼其惰化优化方案。结果表明:在进气流量一定时,旋转射流的惰化效果优于直流射流和混合射流,这是由于旋转射流会产生更大的进气扩张角,可大幅减少惰化死角的存在,有利于在储罐内部形成推移式惰化;旋转射流相对直流射流可节省40.4%氮气量和惰化时间,相对混合射流可节省26.2%氮气量和惰化时间。旋转射流优化方案可减少氮气耗量并节省惰化时间,提高惰化过程效率,具有较高的经济性,对于实际LNG液舱的气体惰化过程具有重要指导意义。 

【文章来源】：造船技术. 2020,(06)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

简化后物理模型

建立与试验舱模型等效的物理模型，对其气体惰化过程进行数值模拟，将数值模拟结果与试验数据进行比较以验证计算模型的准确性和科学性。尺寸设置为2.20m×0.92m×1.22m的矩形舱，液舱内氧气平均体积分数与试验结果对比如图2所示。由图2可知：模拟结果与试验结果吻合较好。2.2 网格数量敏感度验证

粗、中、细网格方案分别对应网格数量为25万、53万、120万，不同网格数据的计算结果对比如表3和图3所示。由表3和图3可知：三者的舱内平均氧气体积分数非常接近；惰化完成时间对比中，粗、中网格之间的差值百分比为5.3%，而中、细网格之间的差值百分比仅为3.3%，小于5%。为节约计算资源并保证计算精度，选取中网格为后续计算网格。2.3 时间步长敏感度分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]蒸汽旋转射流汽-液界面速度特性研究[J]. 储小娜,徐强,郭烈锦,陈艳双.  工程热物理学报. 2020(06)
[2]限制空间氮气置换过程分析与优化[J]. 郑震宇,邓佳佳,谭金元,卢金树,薛大文.  造船技术. 2019(05)
[3]大型LNG低温储罐的干燥与置换[J]. 吴旭维,吴志星,胡云峰,王东锋,白如霜,成鹏涛.  煤气与热力. 2012(07)
[4]影响飞机燃油箱惰化系统参数的数值研究[J]. 黄光容,何亚平,牛奕,汪箭.  火灾科学. 2011(02)
[5]采用惰性气体对容器、管道置换的三种方法[J]. 郑素君.  深冷技术. 2001(05)

硕士论文
[1]LNG运输船液货舱惰化方案仿真优化研究[D]. 宋洋.大连海事大学 2017
[2]气—气快速混合过程的CFD数值模拟[D]. 申明星.华东理工大学 2012



本文编号：3467676