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LNG燃料动力船舶供气系统主要设备模块化设计
| 论文题名： | LNG燃料动力船舶供气系统主要设备模块化设计 |
| 关键词： | 船舶发动机;液化天然气;燃料供给系统;互锁气体阀组;模块化设计;仿真模型 |
| 摘要： | LNG作为一种新型绿色能源，具有清洁、高效、经济的特点。在当今全球石油资源日益枯竭、环境污染日益严重以及运输成本加大环境下，天然气燃料体现出很大的优势，非常适合代替化石燃料成为发动机主要燃料。天然气燃料虽然在很多领域都有了非常成功的应用，但在船舶行业的应用还处于探索阶段，主要是由于LNG燃料动力船舶的安全性、稳定性要求很高，目前还没有研究出能够完全满足要求的解决方案。 本文主要完成了LNG燃料供给系统关键设备—互锁阀组的模块化设计。LNG燃料供给系统包括许多设备，其中数互锁气体阀组最为关键。互锁气体阀组由四个紧急切断阀组成，位于管路上的一个低温阀和靠近发动机舱室的三个常温阀，四个阀组合完成紧急切断气体燃料供应和气体放散的功能。本文对互锁阀组的工作原理、安装方式进行了详细分析，分别介绍了紧急切断阀的类别、结构，针对在日常使用过程中紧急切断阀出现的各种安全故障及失效模式，提出了相应的解决消除方法。文章的重点是互锁阀组的模块化设计，对比不同的模块化设计方案，完成了互锁阀组的模块化设计，将互锁阀组的三个紧急切断阀设计组合为一个三通阀，三通阀有两种工作状态：供气状态和放散状态，活塞带动阀杆上下移动分别实现阀瓣和上下阀座紧密贴合，实现两种工作状态的切换。该阀的设计实现了结构上整体设计，功能上集成的效果。三通阀的设计简化了LNG燃料管路，节省了空间及成本，维修保养也更为方便快捷。针对所设计的三通阀，进行了相关阀门结构阀杆、阀瓣、阀座等的选型设计和强度核算。 针对所设计的三通阀，进行了内部流场仿真计算。供气状态采用UG建立三维模型，放散状态采用CAD建立二维模型，分别采用Gambit划分网格，导入到Fluent中进行仿真计算，入口采用速度入口边界，出口采用压力出口边界，仿真模型选定标准k两方程湍流模型。改变入口流速和出口压力，分别进行模拟计算，分析不同工作状态下阀内部流速和压力变化情况，流速压力分布情况，改变天然气流量即入口流速，对比不同流速时流道内部压力变化，为后续三通阀设计改进工作做下了铺垫。文章的最后对全文进行了总结，并对将来的研究重点做出了展望。 |
| 作者： | 王雪强 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 潘志翔 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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