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FLNG液货舱温度场、热应力及结构强度的分析研究
| 论文题名： | FLNG液货舱温度场、热应力及结构强度的分析研究 |
| 关键词： | 海上开发船;液化天然气生产储卸装置;液货舱;温度场;热应力;结构强度 |
| 摘要： | 新型浮式生产装置-FLNG，它是一种用于开采海上各类天然气田的新型装置。它首先与采气系统完成深海位置处天然液化气的采气，然后进行油气水处理并将气态转化成液化、并将其储存液货舱中，最后和LNG运输船及卸载系统结合将LNG运输到陆上，从而实现深水气田高效益开发。由于其较好的应用前景，目前国内外已对与其相关的项目展开了研究。 不同于传统的LNG船装载结构，FLNG具有双底，双壳舷侧，双壳甲板，双排液舱的结构特点，且相邻液舱间有较强的双层舱壁，无大开口，具有很强的抗弯、抗扭刚度。FLNG系统内部采用薄膜型液化舱储存着-163℃的LNG，因此液货舱内外会形成较高的温差且FLNG双排液舱的结构特点不仅对储罐材料的绝缘性及密闭性有很高的要求，因此有必要考虑较高温差产生的热应力对液货舱维护系统强度安全的影响。 本文首先基于热力学基本理论，分析了FLNG复杂几何体的热传导和热传递问题。通过简化局部系统的相关结构，然后分析了局部系统的热传递规律，采用热力学解析方法计算了FLNG典型结构处的对流换热系数及内壳温度。同时利用大型有限元软件MSC/PATRAN建立了FLNG三舱段模型，进而基于不同的外界环境计算了FLNG液货舱满载和压载的温度场分布，分析了典型结构的温度场分布规律。并结合液货舱内绝缘层的结构及双舱壁特点，分析了主绝缘层不同破坏程度和加热器失效时的温度分布规律。 然后根据实际工程背景，在得到的温度场基础上分析了南海环境下热应力对船体结构的影响。另外考虑绝缘层破损及加热器失效可能导致的安全问题，研究了FLNG在主绝缘层破损状态下及加热器失效时热应力对结构强度的影响。 考虑到FLNG长期服役在复杂环境的海域中，会受到各种外力的作用。本文根据相关规范确定了FLNG货舱结构及其维护系统的设计载荷，将其与温度载荷一并施加到舱段模型上，进行FLNG液货舱结构强度校核。本文将理论与工程实际相结合，对FLNG液货舱在低温作用下的各种问题进行了研究分析，对于目前我国进行自主研发液化天然气储备装置具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 向琳玲 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 刘加一 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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