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液化天然气加注趸船储罐泄漏扩散数值模拟
| 论文题名： | 液化天然气加注趸船储罐泄漏扩散数值模拟 |
| 关键词： | 加注趸船;LNG储罐;泄漏扩散;数值模拟 |
| 摘要： | 长江等内河航道正开始大量布设液化天然气（Liquefied Natural Gas,LNG）水上趸船式加注站（LNG加注趸船）。加注趸船LNG储罐发生泄漏容易形成易燃易爆的蒸汽云在大气中进行扩散，对内河水运安全构成严重威胁。为了分析加注趸船LNG储罐连续泄漏蒸汽云的扩散特征和影响区域，为水运安全保障工作服务，采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法对储罐连续泄漏蒸汽混合物的扩散分布进行模拟研究。 首先，分析了储罐的典型泄漏模式，建立了储罐连续泄漏强度的仿真计算方法。由建立的仿真计算方法对某大型LNG加注趸船储罐的连续泄漏过程进行仿真计算，得到了储罐不同储存条件下的两相流泄漏强度数据。根据加注趸船LNG储罐泄漏模式的分析和仿真计算获得的泄漏质量流率、蒸汽质量分数等数据，建立了LNG闪蒸气气溶胶扩散的CFD计算模型。 其次，根据计算风工程的理论并结合风场仿真实验的结果分析建立了扩散数值模拟的计算流域模型。采用分体结构混合网格生成方法对计算空间进行了离散质量控制，生成了具有较高质量的混合网格。对加注趸船周围环境的风场进行了仿真计算，建立了LNG闪蒸气气溶胶扩散的稳定大气环境。风场计算的结果表明：空气在计算流域出口得到了充分发展，加注趸船周围形成了绕流、脱离流、漩涡和壁面滞流等复杂流动特征。 由建立的LNG闪蒸气气溶胶扩散运动控制方程和大气风场环境，通过定义泄漏质量流率等参数对扩散过程进行了瞬态计算。得到了不同体积浓度的蒸汽云团下风向最大扩散距离、最大宽度、影响区域面积等的非稳态数据，对计算结果进行后处理分析出了闪蒸气气溶胶扩散的特征。分析风速对闪蒸气气溶胶扩散的影响发现：风速越小，云团的最大宽度越大、影响区域面积越大、达到稳定状态的耗时越长；3级及以下风速是加注趸船LNG泄漏扩散最危险的情况；2-3级风条件下蒸汽云团扩散的下风向距离最大。对闪蒸气气溶胶扩散特征和风速影响作用的分析、获得的事故仿真数据可用于加注趸船的选址、通航安全管理和事故的应急处置等内河水运安全保障工作。 |
| 作者： | 鲁盈利 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 吕植勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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