液化天然气船舶液货系统的仿真研究

【摘要】： 我国目前在LNG船舶营运方面还是空白，因此如何在短时期内全面提高从事LNG船舶管理人员的技术力量就成了迫在眉睫的大问题。无疑，按照“STCW78／95”公约的要求对船员进行模拟器的训练是较为有效的途径之一。遗憾的是，国内尚未开发出相应的系统，基于这种考虑，本文针对该类船舶液货系统进行仿真研究。 在本文中，作者首先介绍目前液化天然气船的发展概况及船舶仿真的现状和应用，并对LNG船舶货物系统作了简要的叙述。其次，对货舱蒸汽压力控制系统中的重要组成部分——离心式压缩机、加热器和液货舱分别进行了详细的理论研究和数学建模，对该模型给出了动态计算结果；对于预冷系统，本文根据船舶在卸货完毕后舱内的气体状态，结合前一章的分析建立了舱内气体的温度和压力在预冷前后随时间变化的数学模型，并用有限差分法计算出船舶空载时在不同的航行时间内采取不同的预冷方法；根据液货的流动状态，本文对LNG船舶货物管网液相、气相和气液两相分别进行了相应的数值建模，将吉布斯定律运用于两相流之中，推导出了在两相平衡态下压力和温度之间的函数关系，并将有限元理论运用到LNG船舶气态单相和气液两相数值模型的求解过程中，取得了预期的效果。最后，文章对压力控制系统、预冷系统和货物管网的货物装卸操作过程进行了计算机仿真计算。 【关键词】：LNG船 蒸气压力控制系统 预冷系统 液货系统 有限元 仿真
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：U674
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 LNG船舶的发展概况8-9
• 1.2 仿真培训的优点9-11
• 第二章 LNG船舶货物系统简介11-17
• 2.1 货品的介绍11-12
• 2.1.1 LNG的成分11
• 2.1.2 LNG性质和特点11-12
• 2.2 LNG船储罐的型式12-14
• 2.3 货物系统的基本组成及工作流程14-17
• 2.3.1 基本组成14
• 2.3.2 货物装卸流程14-17
• 第三章 LNG船货舱蒸气压力控制系统的仿真17-31
• 3.1 概述17-19
• 3.2 数学模型的建立19-28
• 3.2.1 离心式压缩机的数学模型19-22
• 3.2.2 换热器的数学模型22-25
• 3.2.3 液货舱的数学模型25-28
• 3.3 蒸气压力控制系统的仿真28-31
• 3.3.1 初始条件28
• 3.3.2 计算流程图28-29
• 3.3.3 仿真结果及结果分析29-31
• 第四章 LNG船舶货舱预冷的仿真31-42
• 4.1 概述31
• 4.1.1 预冷的目的31
• 4.1.2 预冷计算的意义31
• 4.2 预冷方法31-32
• 4.2.1 氮预冷32
• 4.2.2 液货的喷射冷却32
• 4.3 货舱预冷的数学模型32-37
• 4.3.1 液货舱介绍32-33
• 4.3.2 货舱预冷的数学模型33-36
• 4.3.3 有限差分法36-37
• 4.4 预冷系统的仿真计算37-41
• 4.4.1 计算步骤和仿真程序框图37-39
• 4.4.2 仿真结果及分析39-41
• 4.5 结论41-42
• 第五章 管路水力分析及其有限元建模仿真42-68
• 5.1 概述42
• 5.2 液货管网的水力分析42-53
• 5.2.1 单相流体42-49
• 5.2.2 两相流体49-53
• 5.3 液货管网有限元的计算53-61
• 5.3.1 有限元概述53
• 5.3.2 装卸货管网的组成及管元和节点的划分53-55
• 5.3.3 单元方程式的建立55-58
• 5.3.4 总体方程式和总体矩阵方程式58-61
• 5.4 管网仿真61-68
• 5.4.1 装货回气仿真61-65
• 5.4.2 卸货进气仿真65-68
• 第六章 结论68-69
• 攻读学位期间公开发表的论文69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 附录74

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