晃蕩條件下LNG液貨艙分層與翻滾現(xiàn)象的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著世界液化天然氣貿(mào)易量的增長以及海上天然氣開發(fā)和輸運的發(fā)展，海上液化天然氣(LNG)的輸運的安全問題已成為一個重要的研究課題?！胺瓭L”現(xiàn)象指LNG儲罐或液貨艙內(nèi)因壁面漏熱，不同層之間不斷進行熱量和質(zhì)量的交換，當密度相近時發(fā)生的渦旋與蒸發(fā)現(xiàn)象。翻滾現(xiàn)象的產(chǎn)生會對LNG的儲運過程造成嚴重的威脅，應受到足夠的重視。
　　本文建立了LNG液貨艙內(nèi)分層和翻滾的物理模型和數(shù)學模型，應用FLUENT軟件，模擬采用了多相流VOF模型和瞬態(tài)模擬方

2、法，加入了自定義的激勵函數(shù)程序，對一個薄膜型LNG液貨艙在靜止和晃動兩種不同運動狀態(tài)下的分層和翻滾現(xiàn)象進行數(shù)值模擬，得到了在漏熱條件下LNG儲罐內(nèi)從分層到開始翻滾的動態(tài)過程及不同相之間的界面位置變化，并對這兩種不同狀態(tài)下液貨艙的分層與翻滾過程進行了對比分析。
　　模擬結(jié)果表明：在底壁和側(cè)壁同時漏熱的情況下，靜止狀態(tài)的儲罐內(nèi)會首先發(fā)生各自層內(nèi)的自然對流，當上下兩層液體密度相等時，兩層液體會發(fā)生混合，產(chǎn)生劇烈的翻滾現(xiàn)象。增大側(cè)壁和底壁

3、的漏熱強度以及減小初始的分層間密度差都會使翻滾現(xiàn)象發(fā)生的時間提前，改變初始分層的高度也對翻滾發(fā)生的時間和強度產(chǎn)生影響。在晃蕩條件下，液貨艙內(nèi)兩層液體會較快發(fā)生摻混，翻滾孕育過程要遠小于靜止條件。減小晃蕩周期或者減小液貨艙LNG的充滿度都會減小翻滾孕育的時間。對靜止和晃蕩條件下分層與翻滾過程的對比，發(fā)現(xiàn)在晃蕩條件下，使兩層LNG密度快速達到一致的因素是晃蕩的動力作用；靜止條件下，由漏熱和兩層間的溫差產(chǎn)生的雙擴散作用是影響兩層LNG密度變化