基于FLACS的水上LNG泄漏事故数值模拟分析

为准确评估水上LNG泄漏事故的危害以降低事故造成的损失,采用挪威三维计算流体力学(CFD)软件FLACS进行水上LNG泄漏事故数值模拟,分析数值模拟中相关场景及参数设定,为水上LNG泄漏事故的仿真计算提供参考。     

集装箱船LNG燃料加注与装卸货同时操作的安全区域分析

大型LNG燃料船舶的LNG加注量大,为了减少靠港时间,需要考虑在LNG燃料在港加注的同时进行船舶装卸货操作。以一艘10 000 m3 LNG加注船对一艘18 000 TEU LNG燃料动力集装箱船的在港加注为研究对象,基于失效频率分析拟定了4个LNG泄漏场景,采用三维计算流体力学(CFD)软件FLACS分析了LNG泄漏后的可燃气体影响范围,最终得到了一个矩形危险区域,将此危险区域范围之外的区域作为LNG燃料加注与装卸货同时操作的安全区域。研究表明,LNG燃料船对船加注与装卸货同时操作的安全区域设定不可一概而论,不同的设计和作业条件将有不同的安全区域,在该类问题分析中,不能忽视LNG加注软管泄漏和加注船液货舱安全阀排放两种场景。     

柴油—LNG动力船舶燃料加注燃爆风险分析预测

将液化天然气(LNG)用作船用燃料,可降低运输成本,且节能环保。但在生产及储运过程中存在火灾爆炸的风险。本文着重对LNG双燃料动力船舶加注过程的风险进行了分析。运用事故树分析方法,对加注过程中的风险进行识别并进行定性分析;根据泄漏概率和相关统计公式求得了燃料加注过程中管系发生泄漏的概率;对加注过程发生泄漏事故的后果进行了预测,包括利用高斯模型对加注过程管系泄漏事故时可燃气体浓度在5%-15%的半径范围进行预测,运用池火模型计算加注过程LNG 泄漏形成池火的热辐射危险距离;采用TNT当量法和超压准则对加注过程气罐泄漏发生蒸气云爆炸的危害范围进行预测。     

LNG燃料船采用趸船加注的定量风险评估

LNG燃料船在内河水域采用趸船加注是一种可行的方式。为有效评估趸船作业中的风险,选定一艘内河LNG加注趸船,对其为一艘1万载重吨运输船加注过程开展了定量风险评估。依据评估流程,依据危险源辨识结果筛选出高危场景,同时依据国际权威数据库对高危场景进行概率分析。采用三维计算流体力学软件FLACS模拟高危场景后果,确定安全距离,并计算各场景的个人风险值。依据国内公认的风险接受准则,画出作业区域个人风险等值曲线并确定作业安全距离,保障趸船LNG加注作业的安全。     

材料低温脆性对LNG船剩余极限强度的影响

薄膜型LNG船在严重搁浅事故下存在破舱泄漏的可能,泄漏导致的低温会使船体结构发生脆性破坏。通过运用PCL语言对有限元软件Patran进行二次开发,自动迭代求解破舱后的结构温度场;结合船用钢低温下的材料特性,得出泄漏情况下的脆性影响范围;基于非线性有限元软件ABAQUS,假定脆性影响下的结构失去承载能力,计算了LNG船的剩余极限强度,通过与不考虑材料脆性下的结果进行对比,结果表明低温脆性对LNG船搁浅破舱情况下剩余极限强度有较大的减弱作用。     

基于PSO算法的LNG水上泄漏扩散事故影响范围的定量计算

为提高LNG水上泄漏扩散事故影响范围定量计算的效率,采用粒子群优化(PSO)算法确定高斯模型中的扩散系数,构造一种简单的重气扩散模型,与利用挪威三维计算流体力学(CFD)软件FLACS计算的结果比较表明,两种方法在特定场景下的计算结果相当,本文方法更为简单。     

LNG双燃料船舶加注过程气罐泄漏爆炸后果分析

采用TNT当量法,对京杭运河江苏段岸基式LNG加气站在加注过程中被加注气罐泄漏进行了研究。通过对蒸气云爆炸人员伤害的分区及选取爆炸冲击波对房屋破坏的等级,预测了发生蒸气云爆炸的危害范围,运用MATLAB软件并结合对LNG加注过程气罐泄漏蒸气云爆炸实例分析,得出一些有益结论,对京杭运河江苏段岸基式LNG加气站的建设具有一定的参考意义。     

基于FLACS的船对船LNG加注过程中的泄漏扩散分析

为了量化船对船LNG加注过程中LNG软管泄漏所产生的可燃气体分布,为船对船加注作业管理办法提供理论依据,采用三维CFD气体扩散分析软件FLACS建立加注船、受注船以及作业码头模型,进行加注软管泄漏扩散分析,计算加注船与受注船在不同水位差、泄漏口径、气相/液相对扩散结果的,仿真结果显示,可燃气体云分布范围受泄漏口径、风向因素影响较大,遮挡物的分布可能会导致独立可燃蒸气云团的出现,具有一定的潜在风险。     

LNG运输船船对船过驳安全性评估

针对一艘10万m3和一艘5万m3的LNG运输船过驳安全问题,分析两船碰垫选型、过驳软管选取、总管与软件连接,采用FLACS对过驳期间安全距离进行计算分析。结果表明,两船匹配良好,具备过驳条件,过驳期间需设置大于225 m的安全距离,安全距离内严禁其他船只进入。整个评估过程充分考虑了LNG深冷易燃的特性和LNG运输船的特点,针对性地降低了过驳中可能出现的风险。     

船用液化天然气燃料储罐自增压特性分析

根据某船用C型LNG燃料储罐技术参数建立储罐内部热力学模型与增压管路系统传热及流动模型,采用单一变量法计算分析LNG组分、环境温度、初始压力、初始充注率对储罐内压力变化的影响规律,采用Matlab软件进行多元线性回归分析,结果表明,初始充注率和初始压力是船用燃料储罐自增压过程的关键影响因素,环境温度对自增压过程影响不大,天然气组分对船用燃料储罐影响可忽略不计。     

液舱晃荡的数值模拟

随着海上液化天然气的开采和卸载的发展,LNG船部分充满液舱的晃荡问题变得非常重要,成为一个重要的研究课题.文章采用VOF法对部分充满液舱的晃荡进行了数值模拟.结合动网格技术,针对二维矩形舱和三维立方体舱及薄膜型舱进行了计算.并将相关的横向力、波高和压力曲线与试验结果作对比,吻合较好.验证了此法的可行性和有效性.     

大型LNG船液舱晃荡载荷数值预报和模型试验比较

大型LNG船液舱晃荡冲击载荷的合理预报是液舱结构安全性设计和评估的基础。针对部分装载的LNG船液舱的晃荡载荷开展数值预报方法研究,建立了合理的数值模型和计算方案。通过典型菱形液舱的三维晃荡模型试验,获得LNG液舱在各种运动模式下流体拍击舱壁的冲击载荷特性。在数值计算和对比分析中,首先对舱内液体在各种运动模式下的晃荡固有频率进行了搜索,然后在各个固有频率下进行了变幅值激励和耦合运动激励下的冲击压力计算,得到了不利运动工况下的冲击压力预报结果。数值模拟结果与模型试验结果的比较表明,提出的液舱晃荡数值计算方法能够合理地预报大型LNG船液舱晃荡载荷特征。在此基础上,对各种载液水平和运动模式下大型LNG船液舱内壁的压力分布进行了详细计算,可供液舱围护系统结构设计和安全性评估参考。     

Level-set法预报液舱内剧烈晃荡引起的冲击压强

基于Level-set法就部分装载液体的液舱内剧烈晃荡引起的冲击压强进行了二维数值计算.为了模拟大幅晃荡引起的冲击压强,重点对数值计算较为敏感的自山液面处的物性参数、初始化方程的求解等进行了,数值处理.通过对某一矩形液舱内的液体晃荡的计算,得到了自由表而位置和压强的时间历经曲线.计算结果同实验值的比较表明:本方法可以用于计算预报大幅晃荡引起的载荷.     

液舱内大幅晃荡引起的压强预报

本文基于流体体积(VOF)法就部分装载液体的液舱内的晃荡压强进行了二维数值计算.为了模拟大幅晃荡引起的冲击压强,重点对数值计算较为敏感的速度边界条件进行了数值处理.通过对某一矩形液舱内的液体晃荡的计算,得到了自由表面位置和压强的时间历经曲线.计算结果同实验值的比较显示:本方法可以用于计算预报大幅晃荡引起的载荷.     

柴油-LNG双燃料船储罐附管天然气泄漏后果分析

利用Neptune软件,对某一典型柴油-LNG双燃料内河散货船LNG储罐附管发生天然气泄漏及火灾风险进行了研究。计算了储罐附管天然气泄漏后的浓度范围和泄漏后发生火灾的概率,预测了火灾事故的损害半径,对柴油-LNG双燃料散货船储气罐附管天然气泄漏后避免或减少火灾事故具有一定的参考意义。     

液化天然气罐式集装箱水路运输试验及分析

为了评估液化天然气罐式集装箱水路运输安全性,我国开展了首次液化天然气罐式集装箱水路运输试验。试验观测了液化天然气罐式集装箱的压力、液位等变化情况。通过对此次试验观测到的现象及试验数据进行综合分析后,认为:液化天然气罐式集装箱在水路运输过程中,罐内压力缓慢增长、处于安全范围以内(罐内压力小于0.74 MPa),罐体未出现损坏、腐蚀、变形等现象。同时为了有效控制运输风险,提出了保障液化天然气罐式集装箱水路运输安全的相应建议。     

矩形液舱横荡流体载荷的Fluent数值模拟

采用CFD软件Fluent对二维矩形液舱不同舱内水深、不同激振频率时的横荡进行数值计算,并将数值结果与实验结果进行比较。结果表明,Fluent可以模拟自由面的翻卷和破碎运动现象,其对于距自由面较深点处流体载荷的计算结果与实验值相符合,但对于自由面附近点,尤其是舱顶上点处的砰击载荷,其计算结果与实验值差别较大。因此,对大幅晃荡的数值模拟仍需进一步研究。     

采用耦合有限元、边界元方法的矩形储液舱中液体晃荡数值仿真(英文)

Sloshing of liquid can increase the dynamic pressure on the storage sidewalls and bottom in tanker ships and LNG careers. Different geometric shapes were suggested for storage tank to minimize the sloshing pressure on tank perimeter. In this research, a numerical code was developed to model liquid sloshing in a rectangular partially filled tank. Assuming the fluid to be inviscid, Laplace equation and nonlinear free surface boundary conditions are solved using coupled FEM-BEM. The code performance for sloshing modeling is validated against available data. To minimize the sloshing pressure on tank perimeter, rectangular tanks with specific volumes and different aspect ratios were investigated and the best aspect ratios were suggested. The results showed that the rectangular tank with suggested aspect ratios, not only has a maximum surrounded tank volume to the constant available volume, but also reduces the sloshing pressure efficiently.     

LNG船薄膜型液舱晃荡条件下的数值模拟以及受力情况研究

建立描述晃荡条件下液货舱的运动数学模型,对薄膜型液舱在晃荡条件下的受力情况进行研究分析.通过与实验结果的对照,验证了模型的正确性.针对晃荡周期这个主要影响因素,研究薄膜型液舱的受力和内部波形变化等,从而确定所研究液舱的充满度限制条件;研究新的薄膜型液舱型式下对晃荡的敏感性程度,得到双列结构的液舱有效地降低了晃荡的冲击影响,有利于LNG船的安全运行.     

LNG燃料舱晃荡载荷数值分析

以某冷藏集装箱船的薄膜型液化天然气(LNG)燃料舱为例，考虑船舶运动与燃料舱内LNG晃荡的耦合作用，根据势流理论在时域内求解燃料舱内LNG的晃荡压力，将作用在舱壁的晃荡载荷分解为脉冲压力和非脉冲压力。将随时间变化的LNG脉冲压力作为虚拟的附加质量耦合船舶的运动，采用数值模拟的方法分析LNG燃料舱的晃荡压力。结果表明，当燃料舱距离船中较远、重心较高时晃荡压力大幅增加。研究成果对其他类型的LNG燃料舱晃荡压力的计算具有一定的参考意义。