LNG儲(chǔ)罐分層與翻滾的數(shù)值模擬.pdf

1、液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)過程中，會(huì)發(fā)生一種稱為“翻滾”的非穩(wěn)性現(xiàn)象。翻滾是由于向已裝有LNG的低溫儲(chǔ)罐中充注新的LNG液體，或由于LNG中氮優(yōu)先蒸發(fā)而使儲(chǔ)罐內(nèi)的液體發(fā)生分層。分層后的各層液體在儲(chǔ)罐周壁漏熱的加熱下，形成各自獨(dú)立的自然對流循環(huán)。該循環(huán)使各層液體的密度不斷發(fā)生變化，當(dāng)相鄰兩層液體的密度近似相等時(shí)，兩個(gè)液層就會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈混合，從而引起儲(chǔ)罐內(nèi)過熱的液化天然氣大量蒸發(fā)引起事故。
　　LNG儲(chǔ)罐內(nèi)分層后的主流區(qū)作為一個(gè)耗散系統(tǒng)，在外部熱源

2、加熱下，浮升力和粘性力相互作用，系統(tǒng)內(nèi)的對流換熱呈現(xiàn)典型的非線性動(dòng)力學(xué)特性。本文首先通過求解流體力學(xué)基本方程組，模擬了儲(chǔ)罐內(nèi)LNG二維情況下的Rayleigh-Benard對流。通過對不同瑞利數(shù)的計(jì)算看出，當(dāng)溫差超過臨界溫差后，系統(tǒng)傳熱方式由熱傳導(dǎo)變?yōu)闊釋α?，系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)Benard花紋，每個(gè)Benard花紋在空間上表現(xiàn)出自相似的特性。在二維情況下，隨著瑞利數(shù)的增大，系統(tǒng)出現(xiàn)不同個(gè)數(shù)的穩(wěn)定對流滾動(dòng)圈。LNG的Pr較小，只有在適當(dāng)?shù)臈l件下