储液舱设计中的晃荡影响因素研究

发布时间：2017-09-26 18:33

  本文关键词：储液舱设计中的晃荡影响因素研究

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【摘要】：液化天然气生产储卸运载装备(Floating Liquid Natural Gas, FLNG)是集开采、处理、液化、储存和装卸功能于一体的超大型海上浮体装置。2013年12月份从三星重工船坞下水的Prelude FLNG船体,开启了海上新能源生产的新篇章。储液舱能力限制比较明显的是内部流体在恶劣海况下会产生剧烈的晃荡现象。所以在设计超大型能源功能船只时,其突出的安全性能隐患为由于大型储液舱内部液体晃荡产生的较高冲击荷载对舱壁及结构造成的破坏。晃荡现象是高度的非线性和随机性问题,目前对于复杂的晃荡物理现象并不能给出准确的解析解,对不同结构的表面晃荡也无法给出具体的荷载值。因此在液舱设计时,如何有效的给定安全设计荷载,是需要进行重点考虑的问题。本文从晃荡这一物理现象出发,根据对目前晃荡研究进展,提出影响晃荡的主要因素(液舱载液率、液舱的主尺寸与内部及截面形状形、内部流体的物理性质、液舱运动的外激激励),并对相应的因素选取几个相对重要的影响参数进行分析。液舱载液率的研究给定了2种不同定义装载率的方式,相对充装高度和深宽比对晃荡荷载的敏感性。研究表明：充装高度主要在高载和低载附近比较剧烈,深宽比对斜板和侧壁的晃荡荷载情况具有一定规律性。长度、宽度、斜板尺寸的变化对于晃荡荷载的影响是有一定规律的,不同变化范围内的尺寸参数对晃荡敏感性是不同的。不同比尺模型在自由表面位置具有明显的特性分界现象,液面以下的比尺效应是成线性规律的,液面以上由于冲击作用的非线性要比液面以下强；液面位置的比尺效应较其他位置是最差的。另外对于内部流体的物理性给出密度、动力粘度、表面张力对晃荡荷载的敏感性情况。
【关键词】：液舱设计 液体晃荡 数值模拟 敏感度分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U663.85
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 一 引言8-17
• 1.1 背景及意义8-9
• 1.2 研究进展概述9-16
• 1.2.1 液舱形状研究概述9-12
• 1.2.2 晃荡冲击荷载的研究概述12-16
• 1.3 主要工作16-17
• 二 研究因素与方法17-25
• 2.1 数值方法与参数设定17-19
• 2.2 数值方法可靠性验证19-22
• 2.2.1 模型与运动激励19-20
• 2.2.2 结果对比20-22
• 2.3 液舱设计的关键设计要素22-23
• 2.3.1 晃荡问题的影响因素与运动机理22-23
• 2.3.2 液舱设计的设计指标23
• 2.4 参数敏感性分析23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 三 载液深度25-32
• 3.1 充装深度25-29
• 3.1.1 模型选取与运动激励25-28
• 3.1.2 载液率分析28-29
• 3.2 深宽比29-30
• 3.2.1 模型选取与激励运动29
• 3.2.2 载液率分析29-30
• 3.3 本章小结30-32
• 四 几何特征32-51
• 4.1 尺寸敏感性分析32-38
• 4.1.1 模型与激励选择32
• 4.1.2 晃荡荷载对几何尺寸敏感性分析32-38
• 4.2 比尺敏感性分析38-46
• 4.2.1 模型与计算说明38-40
• 4.2.2 波形分析40-41
• 4.2.3 压力时程分析41-43
• 4.2.4 综合力分析43-44
• 4.2.5 流场速度分析44-46
• 4.3 截面选型初步分析46-49
• 4.3.1 基本形状晃荡荷载分析47-48
• 4.3.2 不同防晃形式的晃荡荷载分析48-49
• 4.4 本章小结49-51
• 五 液体性质51-63
• 5.1 模型与计算说明51-53
• 5.2 密度的晃荡荷载敏感度分析53-55
• 5.2.1 压力时程分析53-55
• 5.3 动力粘度的晃荡荷载敏感度分析55-58
• 5.3.1 冲击最大值分析55-56
• 5.3.2 冲击荷载峰值平均值分析56-57
• 5.3.3 整体力分析57-58
• 5.4 表面张力的晃荡荷载敏感度分析58-62
• 5.4.1 冲击最大值分析58-60
• 5.4.2 冲击荷载峰值平均值分析60-61
• 5.4.3 整体力分析61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 结论63-65
• 不足与展望65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张文海;;LNG船历史事故研究[J];船舶;2011年04期

2 侯明扬;;全球LNG市场发展现状、特点及前景分析[J];国际石油经济;2014年06期

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本文编号：925084