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LNG动力船舶燃料罐及低温管路设计关键技术研究
| 论文题名： | LNG动力船舶燃料罐及低温管路设计关键技术研究 |
| 关键词： | 液化天然气动力船舶;燃料罐;低温管路;蒸发率;应力分析;优化设计;遗传算法 |
| 摘要： | 随着石油和煤炭等传统能源的不断消耗以及人们对环境问题的重视程度不断加深，国际海事组织(IMO)对商用船舶气体排放的控制更加严格。LNG作为一种清洁能源，必然会成为船用燃料的重要组成部分。LNG动力船舶面临的挑战主要有LNG燃料储存供应技术、双燃料发动机和燃气发动机技术、船舶LNG补给网络的建立和完善以及LNG燃料系统安全认证和保障。本文以LNG燃料罐和与罐体连接的LNG低温加注管路为研究对象，开展了以下研究工作: (1)对LNG燃料罐进行选型分析。针对燃料罐的选型，本文在600m3～1200m3范围内分别设计了四种容积大小的双层罐和单层罐，从燃料罐材料成本和燃料罐的初始蒸发率两方面进行了计算和比较。 (2)根据规范对LNG动力船舶燃料罐应力分析的要求，介绍了燃料罐的应力分析方法。具体阐述了双层罐和单层罐应力分析的关键技术，并以6500HP双燃料港作拖轮的LNG燃料罐和某1000m3单层罐为例，从燃料罐所受载荷的计算、计算工况的确定、有限元模型的建立、许用应力的计算以及对计算结果的分析等方面具体介绍了双层罐和单层罐应力分析的步骤以及需要注意的问题。基于有限元软件ANSYS，建立了LNG动力船舶燃料罐应力分析方法。 (3)建立了LNG低温管路应力校核方法。介绍了LNG动力船舶低温管路设计的一般要求、管壁厚度的计算、许用应力以及规范中对应力分析的要求。从管路设计和LNG动力船舶以及人员的安全角度考虑，论述了对低温管路进行应力校核的必要性，以及应力校核的过程。利用ANSYS软件，对6500HP双燃料港作拖轮LNG加注管系进行热结构耦合分析，叙述了结构强度分析的具体过程。 (4)提出了一种LNG低温管路管夹布局优化方法。在该方法中，取管路的最大应力值最小为优化目标，通过优化管夹的数量和位置来减小管路的最大应力。针对管夹布局优化的特殊性，在船用低温管路管夹布局优化方法中，本文采用一种改进的遗传算法，即基因同化-遗传算法实现管夹位置和数量的优化。本文给出的工程实例证明了该方法具有较高的收敛性和效率。 |
| 作者： | 陈永林 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 林焰;于雁云 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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