储罐结构设计论文提纲

论文题目：基于ANSYS的船用双层C型LNG储罐结构设计研究

摘要：社会的高速发展和能源需求的提高,对绿色环保提出了新的要求。推动低碳生活,寻求清洁能源,优化能源结构已是刻不容缓。液态天然气LNG是一种热值和经济性较高的清洁能源,对环境污染很小。LNG动力船舶的使用大大降低了河流区域的水污染和空气污染,降低了燃料成本,具有很强的发展潜力。因此,对船用双层C型LNG储罐的分析研究具有重要价值。基于相关设计规范,对LNG储罐内主要结构和附件进行了设计、选取。建立储罐三维模型,在四种船舶航行工况下,利用有限元方法对储罐内罐体、外罐体、支撑结构和鞍座等主要部件进行了强度分析,确定了模型的危险区域,研究了内压和介质惯性力对各部件的影响。然后基于船级社相关规范,给出疲劳累积损伤的计算流程,通过公式计算和有限元分析得出各主要部件的疲劳累积损伤度,验证了LNG储罐主要部件的安全性。最后通过有限元软件ANSYS的CFX模块对液体介质晃动情况进行晃动模拟,研究船舶遭受向上颠簸工况时内罐气液分布情况和前封头处静压力变化情况,为储罐安全设计提供参考。以安全为目标的船用双层C型LNG储罐的研究,对主要部件进行了设计,为LNG动力船舶的广泛使用提供了理论支持。另外,多工况下的数值计算结果对其他LNG储罐的设计也有一定的参考价值,在天然气储运安全方面有其实用意义,为我国天然气领域的进一步拓展贡献了力量。

关键词：清洁能源;LNG储罐;强度分析;晃动模拟;数值计算

学科专业：动力工程及工程热物理

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 船用储罐简介

1.3 LNG储罐的研究成果和现状

1.3.1 LNG储罐研究进展

1.3.2 LNG储罐强度计算研究进展

1.3.3 LNG储罐疲劳分析方法研究进展

1.3.4 对液体晃动的研究

1.4 论文主要工作

1.5 本章小结

2 LNG储罐的设计要点

2.1 国内外LNG储罐设计规范

2.2 LNG储罐的一般概念

2.2.1 LNG的物理性质

2.2.2 LNG的化学性质

2.2.3 LNG储罐的特殊要求

2.3 LNG储罐的主要设计

2.3.1 LNG储罐的结构

2.3.2 内罐的设计

2.3.3 外罐的设计

2.3.4 支撑结构设计

2.3.5 其它部件选择设计

2.4 本章小结

3 LNG储罐的强度分析

3.1 有限元方法概述

3.2 有限元软件ANSYS简介

3.3 LNG储罐结构参数

3.4 有限元模型建立

3.4.1 相关结构的简化

3.4.2 计算工况的确定

3.5 LNG燃料罐有限元计算结果

3.6 本章小结

4 LNG储罐的疲劳累积损伤计算

4.1 LNG储罐疲劳计算方法

4.1.1 LNG储罐疲劳累积损伤计算流程

4.1.2 基于存活率P的N-S公式推导及曲线选取

4.1.3 应力范围的设定

4.2 LNG储罐疲劳累积损伤计算

4.2.1 计算工况的设置

4.2.2 应力热点选取及损伤度计算

4.2.3 疲劳累积损伤度计算结果

4.3 本章小结

5 LNG储罐内罐液体晃动模拟

5.1 流体力学的一般概念

5.1.1 流体运动的分类

5.1.2 流体运动数值模拟方法

5.1.3 VOF方法

5.2 流体晃动数值模拟

5.2.1 网格划分

5.2.2 求解设置

5.2.3 晃动模拟结果

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果