独立B型液化天然气运输船绝热层局部失效对结构安全的影响

根据独立B(SPB)型液化天然气(LNG)运输船绝热层失效后船体的传热特点,提出通过温度影响因子和面积影响因子分析船体结构温度场和内层对流空间空气温度场的耦合关系.选取液舱绝热层典型的局部失效模式,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟和有限元分析求解失效前后船体温度场和温度应力,分析了绝热层局部失效对船体结构安全性的影响.对事故工况下SPB型LNG船的安全性评估具有一定的参考意义.     

独立B型液化天然气运输船绝热层#br# 局部失效对结构安全的影响

摘要： 根据独立B(SPB)型液化天然气(LNG)运输船绝热层失效后船体的传热特点,提出通过温度影响因子和面积影响因子分析船体结构温度场和内层对流空间空气温度场的耦合关系.选取液舱绝热层典型的局部失效模式,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟和有限元分析求解失效前后船体温度场和温度应力,分析了绝热层局部失效对船体结构安全性的影响.对事故工况下SPB型LNG船的安全性评估具有一定的参考意义.     

大型LNG储罐在高温状态下外壁温度场及应力分布有限元分析

为了分析LNG储罐在遭受长时间火灾后的应力分布,利用有限元软件ANSYS建立了火灾下储罐的有限元模型首先对储罐进行了热分析,然后将求得的温度作为体载荷加到罐体上进行结构分析,重点分析了结构在高温作用下的内应力和应变的大小与分布．分析结果表明：在着火情况下,经过6h,储罐内部温度升高不多,即耐火极限可以达到6h;罐壁径向变形受高温荷载的影响较大;罐壁沿厚度方向上各点的应力变化趋势相近;罐壁的径向应力相对环向应力和轴向应力来说很小,可以近似认为储罐罐壁处于双轴受力状态．     

用蒸发气充填液化天然气球形储罐隔热层的传热计算

针对大型液化天然气储罐在隔热层填充N2(氮气)成本高、工艺复杂的问题,现改为用BOG(蒸发气体)代替N2填充隔热层.阐述BOG代替N2的不同及其用球形储罐储存LNG的优点.通过分析传热过程、建立传热模型,计算总漏热量和蒸发率,验证BOG代替N2在理论上的可行性.     

直击雷作用下浮顶储罐的电压分布

制作了大型浮顶储罐的等比例模型,研究了储罐模型浮顶在直击雷作用下,使用1根和6根铜编织带时储罐浮顶中心、浮顶边缘、罐壁及罐底各点对地电压分布情况,还使用有限元电场分析软件对储罐罐体以及浮顶上的电压分布进行了计算.结果表明,增加铜带数量可以有效降低浮盘和罐壁间的电位差,从而在一定程度上减少电火花的产生.     

有控火箭燃气发生器壳体瞬态温度场分析

目的　对用于有控火箭飞行方向控制动力的燃气发生器壳体进行非线性瞬态温度场有限元分析; 方法　用有限元法模拟热试验的实际热负荷历程时,考虑燃烧室圆筒段内壁含绝热层和不含绝热层但内壁加厚两种不同试验样机的结构特点,同时考虑结构材料热传导、热容等的温度非线性特点; 结果　给出了燃气发生器燃烧室壳壁的瞬态温度场数值计算结果; 结论　数值计算结果表明两种结构模式都具有足够的热安全性,计算预示的结构特征点温度值与试验所测结果基本相符;     

晃动分量对储罐地震响应的影响研究

基于Haroun模型,考虑罐壁液固耦联及罐体的平动和转动,将储罐体系简化为三质点体系力学模型,罐内液体质量等效为对流质量、脉冲质量和刚性质量,通过时程分析法计算储罐的地震响应,并与不考虑液体晃动分量影响的两质点体系的地震响应进行对比,分析晃动质量对储罐抗震的影响。以系列储罐为例,分析两种体系不同场地储罐的地震响应。结果表明：通过两质点体系模型计算的基底剪力和基底弯矩与三质点体系的计算结果相差不大,实际工程中,可以按照两质点进行计算分析;按照三质点体系模型进行计算能够得出液体的晃动波高,利于分析液体晃动对浮顶产生的影响,因此在进行储罐抗震计算时,将储罐简化为考虑液体晃动分量的三质点体系力学模型便于分析晃动效应。     

内嵌管式辐射地板的RC简化传热模型研究

建立了内嵌管式辐射地板的简化RC(热阻热容)模型,包括混凝土层的5R2C模型(基模型)、上表面铺设层的2R1C模型以及绝热层的2R1C模型三个部分.混凝土层5R2C模型的参数通过建立的有限差分(FDFD)模型在频域进行辨识确定,地板上表面铺设层2R1C模型和绝热层2R1C模型的参数可以直接根据地板上表面铺设层和绝热层的材料热物性直接计算.采用提出的内嵌管式辐射地板的简化RC模型建立方法,将辨识得到的混凝土层的5R2C模型作为基模型,当地板上表面铺设层和绝热层改变时可以快速准确地得到地板的简化RC模型.进一步建立了内嵌管式辐射地板的FDFD模型并将其作为参考模型,通过将参考模型及简化RC模型计算的频域热特性进行对比分析,结果表明所建立的简化RC模型有很好的准确性.     

基于弹性分析法的大型储罐罐壁应力计算

运用短圆柱壳挠曲线微分方程,基于变形光滑连续条件,建立用于计算大型储罐罐壁应力的弹性分析法力学模型,推导阶梯厚度壳轴向应力的计算公式,得到详细的计算过程。采用此方法,以容积为15×104m3大型储罐为算例进行验算,并对有限单元法数值计算结果和现场实测数据进行对比。结果表明,该方法能够较精确地计算罐壁应力,可以为罐壁设计与校核提供参考。     

LNG储罐球形混凝土穹顶的热应力及裂缝分布

对于大型LNG储罐,其穹顶因水泥水化热产生较大的热应力,引起混凝土开裂,严重影响储罐的耐久性。以某大型LNG储罐穹顶为研究对象,采用ADINA有限元软件建立精细化的有限元模型,模拟LNG储罐穹顶分段浇筑过程中的早期温度场分布,并将数值计算结果与现场测试结果进行对比;数值分析时考虑了混凝土徐变及龄期效应,对混凝土穹顶的温度场和应力场进行耦合计算,得到穹顶的热应力分布及裂缝开展情况,对穹顶混凝土开裂风险进行评估,进而对参数的敏感性进行分析。结果表明:穹顶内外在混凝土浇筑过程中产生温差较大,导致巨大热应力;第一浇筑带的热应力明显比其他浇筑带大,环向热应力大于经络向热应力,将使穹顶边缘产生沿环向分布的经络向温度裂缝;水泥种类对穹顶热力分析结果有很大的影响。     

立式高真空多层绝热液化天然气(LNG)储罐的研制

介绍了立式高真空多层绝热LNG储罐的基本结构和工作原理,并对其总体漏热进行了具体分析,给出了计算公式,为绝热性能的分析和优化设计提供了依据.最后针对LNG的特殊性质进行了结构和安全性设计.     

大型LNG储罐外罐环向预应力筋布置优化

大型LNG(液化天然气)储罐的外罐采用预应力混凝土结构,用来负责收集由于偶然原因从內罐中渗漏出的液化天然气。內罐在泄漏状态下内力分布和变形较为复杂。我国LNG事业起步较晚,国内对大型LNG储罐外罐的研究较少,尚不能完全自主设计大型LNG预应力储罐。为打破大型LNG储罐国外技术垄断,实现国内自主设计提供理论依据,以某16万m3LNG储罐为例,应用大型有限元软件ANSYS对內罐泄漏状态下的外罐进行有限元分析。根据內罐泄漏状态下外罐应力和变形规律,逐步优化外罐环向预应力筋配置。最终提出合理的环向预应力筋布置方案。     

船舱油液泄漏入水模拟方法

为了准确计算船舶溢油事故发生时,油舱油液泄漏入水行为过程,比较了3种不同的油舱油液泄漏入水行为模拟方法,即极简化模型模拟方法、小孔射流模型模拟方法和计算流体动力学模型模拟方法。结合事故性船舶溢油实际情景,分析这些模拟方法的适用范围和局限性,并进行实验验证。实验结果表明:耦合复杂船体结构建模的计算流体动力学模型计算方法能更准确地模拟油舱泄漏入水行为。     

超低温作用下LNG储罐外壁变形分析

当LNG储罐内罐泄漏时低温液体直接与外罐混凝土接触,使外罐内壁与外壁之间形成明显的温差。分析了超低温作用引起的内外温差对整个结构内力的影响,得到了储罐外壁在超低温作用下温度分布规律及其变形规律。结果表明:超低温作用下LNG储罐外壁温度分布由内而外呈线性分布,罐壁的温度分布比较均匀;低温作用罐壁的变形比理想状态增大很多,且随内外温差的增大变形有所增长。     

多层材料组成储罐类结构温度场简化分析

为研究不同材料组成的多层储罐类结构温度场分布,基于该类结构的几何特征和温度场分布特点,将结构简化为球壳部分、圆筒部分和平板部分的组合,进而给出了简化分析模型。从热传导方程和能量守恒原理出发,应用温度边界条件的转换,得出温度等效边界条件。在研究单层材料温度场的基础上,应用递推方法和层间边界条件的连续性,给出了多层不同材料组成的球壳部分、圆筒部分和平板部分的温度场分布的理论简化解。以某典型工程为例,通过该方法与ABAQUS软件数值模拟结果的比较,验证了其计算精度。     

浮式液化天然气生产储卸装置重气泄漏扩散模拟分析

为了研究浮式液化天然气（FLNG）生产储卸装置的甲板上部区域储罐发生泄漏后的扩散后果,建立了FLNG装置甲板上部区域的泄漏扩散模型,并利用计算流体力学（CFD）技术对其进行了液化天然气（LNG）重气泄漏的扩散模拟,得到了扩散后的区域影响结果,模拟结果满足重气扩散过程的堆积理论和低压卷吸理论．结果表明：该模型和模拟方法能够在一定程度上反映LNG泄漏扩散的真实物理情况,当离生活区最远储罐的前表面发生泄漏后,其泄漏范围不会扩散到生活区,对生活区没有影响;而当位于FLNG中部附近的储罐前表面发生泄漏后,在动力区建筑物的影响下,生活区背风处会形成低压空腔区,且该区域的LNG浓度较高．     

LNG储罐内翻滚模型及翻滚现象的数值模拟研究

LNG的翻滚现象是LNG安全储存的重大隐患。目前对LNG储罐内翻滚发生的机理及过程还缺乏深入的研究。建立了LNG储罐内翻滚的物理模型和数学模型,并利用Fluent软件对密度差为0.5 kg/m3的5 000 m3储罐进行了数值模拟,清楚演示了储罐内发生翻滚的过程。研究表明:在重力的作用下,储罐内不同分层间由于密度差的存在,分层间的LNG会发生剧烈混合现象,即翻滚。通过模拟计算和分析,可以为储罐设计和实际生产操作提供依据。     

液化烃储罐区泄漏及火灾爆炸危险分析

 在系统分析液化烃不同储存方式及泄漏与火灾爆炸危险的基础上,提出了液化烃储罐常见火灾爆炸事故类型并分析判断流程。研究表明,全压力式液化烃储罐发生泄漏的概率与全冷冻式液化烃储罐发生泄漏的概率基本相当;与全压力储存方式相比,全冷冻方式储存的液化烃泄漏时强烈的吸热作用会造成更为严重的冷冻伤害破坏;空间爆炸、孔口火灾和池火是液化烃不同储存方式共有的火灾爆炸危险类型,全压力式液化烃储罐有发生沸腾液体扩展蒸气爆炸并形成火球的危险,全冷冻式液化烃泄漏后与水接触则有发生热传递类蒸气爆炸的可能。