大型LNG储罐储液分层特性对翻滚的影响分析.pdf

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1、石油工程建设研究探讨_大型LNG储罐储液分层特性对翻滚的影响分析基金项目：国家自然科学基金(51274232)；中央高校基本科研业务费专项资金(13CX06074A)资助王萍，曹学文，彭文山，王文光，靳学堂中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院，山东青岛266580doi：l0．3969／j．issn1001-2206．2015．04．001摘要为了研究液化天然气分层翻滚的机理，了解液体分层特性对翻滚的影响，采用计算流体动力学方法(CFD)建立大型LNG储罐内储液分层与翻滚模型，分别研究层数、厚度、层间密度差对翻滚的影响，对储罐中密度差为1kg／m3，分层厚度为2m的

2、LNG两分层、三分层；分层厚度分别为1、2、3m，密度差为1kg／m。的两分层；层间密度差分别为0．5、1、2kg／m。，分层厚度为2m的两分层进行模拟研究。结果表明：重力作用下，上重下轻的分层结构不稳定，相邻两层LNG之间的流动与混合造成分层界面的破坏，发生翻滚现象，层间密度趋向一致，翻滚后形成上轻下重的稳定结构；在同等储罐直径、同等密度差下，三分层比两分层的翻滚现象发生得更快、更剧烈，持续时间更长，且分层越多越不稳定；在同等储罐直径、同等密度差下，分层厚度越大翻滚出现得越快、越剧烈，持续时间越长；在同等储罐直径、同等分层厚度下，层间密度差越大翻滚出现得越快、越剧烈

3、，持续时间越长。关键词：WANGPing，CAOXuewen，PENGWenshan，WANGWenguang，JINXuetangCollegeofPipelineandCivilEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Oingdao266580，ChinaAbstractInordertostudythemechanismofLNGstratificationandrolloverandunderstandtheinfluenceofIiquidstrati—ficationonrollover，thispaperstudie

4、stheinfiuencesofnumber，thicknessanddensityofstratificationlayersonrolloverbybuildingthephysicaIandmathematicaImodeIusingCFDsoftware．ThecasesincludetwoandthreeIayerswiththicknessof2manddensitydifferenceof1kg／m。；twolayerswiththicknessof1，2and3manddensitydifferenceof1kg／m。；twolayerswiththi

5、cknessof2manddensitydifferenceof0．5，1and2kg／m。。Theresultsshowthat：forthetop—heawstructure，stratificationisaninstableduetotheinfluenceofgravity，andtheflowandmixingbetweentwoadjacentIayerswillbreakinterfaceandcauserolloverandmakethein—terlayerdensitywell—distributed．finallyfOrmthetop—ligh

6、tstablestructure．Therolloverprocessofthree—lay—ersjsquicker．moreviolentandlastinglongerthanthatoftwo—layersforthesametankdiameterandliquiddensitydifference．Besides，withIargernumberofstratification，thestructurebecomesmoreunstable．Therolloverprocessofthebiggerlayerthicknessismoreviolentan

7、dlastinglongerandthanthatofthesmallerlayerthicknessforthesametankdiameterandliquiddensitydifference．TherolloverprocessofthebiggerIiquiddensitydifferenceismoreviolentandIastinglongerthanthatofthesmallerliquiddensitydifferenceforthesametankdiameterandIayerthickness．KeywordsLNGtan