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大型船用独立C型LNG燃料罐结构设计及结构优化研究
| 论文题名： | 大型船用独立C型LNG燃料罐结构设计及结构优化研究 |
| 关键词： | 液化天然气运输船;储气罐;独立C型结构;优化设计;强度分析 |
| 摘要： | 独立C型LNG燃料储罐（简称C型罐）作为LNG运输船的核心设备，其结构强度与稳定性对LNG运输船舶尤为重要。我国对C型罐研究起步较晚，设计制造经验还不成熟。结合蓝科高新《船用独立C型LNG储罐技术研究》项目，分析对比国内外C型罐设计规范，进行C型罐设计开发，探讨C型罐设计方法、设计流程及方案，对LNG运输船发展有应用价值意义。 结合企业开发项目设计任务要求，分析对比国内外C型罐设计规范，归纳整理LNG低温液体对设备选材、结构设计等方面的特殊要求，分析研究了LNG对独立C型罐的结构影响以及压力容器规则设计和分析设计的适用性，确定了独立C型罐的设计方法为“规则设计+分析设计”。 国内外规范关于C型罐设计、制造、检验等方面要求各有不同。通过对各船级社、国内外压力容器设计规范对比分析，得到C型罐材料选型准则、设计载荷、设计参数选用准则、壳体厚度设计计算流程以及规范强度评估流程。结合C型罐设计实例，分析了规则计算和评估流程，对设计方案的可行性和结构设计的合理性完成验证。 在船舶航行过程中，C型罐承受多种复杂动、静载荷，设备结构存在不同的应力应变响应，需衡量不同工况下C型罐的受力状况。比较各规范对C型罐不同工况的载荷处理方法、分析设计要求及设计过程规定，提出了一套有限元分析计算方案，其中涵盖了有限元模型方案、单元选择和网格划分、材料属性与边界条件设置、有限元分析工况组合及设计载荷加载方式等分析设计要求。结合企业C型罐设计开发实例，对五种典型工况下C型罐结构场进行数值模拟，使用IGC规范和JB 4732两种有限元分析结果评估方法对结构强度进行评定，以实现对规则设计初步方案中不合理结构的优化改进。 C型罐内装载低温液体LNG，在罐体、支座和船体结构间存在较大的温度梯度和热应力。通过对C型罐进行温度场模拟计算，研究各结构温度分布，确定了低温区域的钢级选择。在静横倾、横摇、纵摇和碰撞四种典型工况下对C型罐开展热结构耦合分析计算，研究了热应力对C型罐结构强度的影响。 结合了企业船用独立C型罐开发项目设计实例，通过分析研究，确定了C型罐设计计算方法和设计计算方案。对进行C型罐设计，实现该设备的系列化和标准化，提供了参考。 |
| 作者： | 陈强 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 樊玉光;李金波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安石油大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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