現(xiàn)代油船液貨艙氣相系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、原油在海運過程中的氣相行為研究是當(dāng)前原油海運方面的研究熱點和難點,它涉及到原油海運的安全性、經(jīng)濟性和防污染問題,對石油公司、政府部門和獨立油船船隊都具有潛在的影響力.在該領(lǐng)域,國外采用的研究方法主要是實船測量和計算機模擬.該文在前人研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)研究對象內(nèi)在的物理規(guī)律建立模型,采用計算機仿真來研究液貨艙氣相區(qū)及相關(guān)系統(tǒng)工質(zhì)狀態(tài)的動態(tài)變化.首先,依據(jù)研究目的,確定液貨艙氣相區(qū)以及惰氣系統(tǒng)和透氣系統(tǒng)為該文的研究對象;按照建模方法學(xué)的要求

2、,對研究對象提出合理假設(shè),適當(dāng)簡化,并滿足大系統(tǒng)仿真的要求,按照研究對象內(nèi)部的運行機理將其劃分成若干個子系統(tǒng),分析系統(tǒng)與環(huán)境以及子系統(tǒng)之間的質(zhì)量、熱量和動量的相互傳遞關(guān)系,形成仿真物理模型.其次,分別對子系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型.應(yīng)用傳質(zhì)理論和邊界層理論,作出氣液兩相間傳質(zhì)只發(fā)生在兩相間薄層內(nèi)的假設(shè),借鑒封閉空間內(nèi)原油蒸發(fā)規(guī)律的最新研究成果,結(jié)合質(zhì)量守恒定律,對液貨艙內(nèi)原油蒸發(fā)行為建立數(shù)學(xué)模型;基于大壓差氣體管道流動模型,從經(jīng)典熱力學(xué)方程出發(fā),

3、推算出氣體管元壓力降計算公式,結(jié)合有限元理論,對惰氣系統(tǒng)和透氣系統(tǒng)的氣體動力行為建立數(shù)學(xué)模型.再次,根據(jù)系統(tǒng)論的觀點,在針對各子系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)上,以液貨艙氣相區(qū)為研究對象,并依據(jù)多組分變質(zhì)量系統(tǒng)熱力學(xué)理論,建立零維的艙氣熱力行為動態(tài)數(shù)學(xué)模型;采用預(yù)報校正法將數(shù)學(xué)模型的一階非線性常微分方程組離散成仿真模型;根據(jù)模型穩(wěn)定性和仿真精度的要求,選取合適的計算步長,給出典型液貨作業(yè)工況—裝貨作業(yè)的仿真實例.最后,基于現(xiàn)代油船液貨系統(tǒng)實際作業(yè),