现代LNG船舶主要液货系统的仿真研究

论文摘要

我国目前LNG船舶营运方面处于起步阶段,如何在短时间内全面提高从事LNG船舶管理人员的技术力量是迫在眉睫的问题。无疑,按照按照“STCW78/95”公约的要求对船员进行模拟器的训练是较为有效的途径之一。遗憾的是,国内尚未开发出相应的系统,基于这种考虑,本文针对LNG船舶的主要液货系统方面进行了课题研究。在本文中,首先介绍了国内外LNG船的发展概况及船舶仿真的现状和应用,并对LNG船舶主要液货系统作了简要的叙述。其次,对液货系统中的液货泵进行详细的理论研究和数学建模,对该模型给出了计算结果;根据液货的流动状态,本文对LNG船舶货物管网分液态、气态单相和气液两相分别进行了相应的数值建模,将吉不斯定律运用于两相流之中,推导出了在两相平衡态下压力和温度之间的函数关系,并将有限元理论运用到LNG船舶气态单相和两相数值模型的求解过程中,取得了预期的效果;对LNG船压载管网进行了计算仿真;最后,本文对LNG船的惰气系统的进行了建模仿真,实现了惰气系统的操作仿真。本文在理论研究的基础上开发出系统仿真软件,该软件对液化气船操作培训具有一定应用价值,同时还可应用于仿真试验教学。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 国内外研究现状
• 1.2 研究必要性和研究意义
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 现代LNG船舶主要液货系统的组成及工作原理
• 2.1 现代LNG船舶液货系统的基本组成及工作原理
• 2.1.1 现代LNG船舶液货系统的组成
• 2.1.2 现代LNG液货系统工作原理
• 2.2 现代LNG船舶压载系统的组成及工作原理
• 2.2.1 现代LNG船压载系统的组成
• 2.2.2 现代LNG压载水系统工作原理
• 2.3 现代LNG船舶惰气系统的组成及工作原理
• 2.3.1 现代LNG船惰气系统工组成
• 2.3.2 LNG船惰气系统工作原理
• 2.4 母型船简介
• 第3章 液货泵的仿真
• 3.1 LNG船舶的液货泵及其工作原理
• 3.1.1 LNG船舶液货泵简介
• 3.1.2 LNG船舶液货泵的工作原理
• 3.2 LNG船舶的液货泵仿真研究
• 3.2.1 液货泵的功率损失和效率
• 3.2.2 液货泵的工况点
• 3.3 母型船的仿真研究
• 3.3.1 单液货泵的Q-H特性的仿真
• 3.3.2 多液货泵的Q-H特性的仿真
• 3.3.3 母型船液货泵工况点的仿真
• 第4章 现代LNG船舶液货系统的仿真研究
• 4.1 液货管网的水力分析
• 4.1.1 单相流体
• 4.1.2 两相流体
• 4.2 液货管网的拓补分析
• 4.2.1 母型船装卸货管网的组成及管元和节点的划分
• 4.2.2 母型船装卸货管网的组成及管元和节点的划分
• 4.3 液货管网的有限元计算
• 4.3.1 有限元法概述
• 4.3.2 单元方程式的建立
• 4.3.3 总体方程式和总体矩阵方程式
• 4.4 母型船管网仿真
• 4.4.1 装货回气仿真
• 4.4.2 卸货回气仿真
• 第5章 现代LNG船舶压载系统的仿真研究
• 5.1 母型船压载系统简介
• 5.1.1 压载泵
• 5.1.2 压载舱
• 5.2 LNG船舶压载系统的拓补分析
• 5.2.1 压载系统管网的组成及管元和节点的划分
• 5.2.2 母型船压载管网系统拓补
• 5.3 LNG船舶压载系统的有限元计算仿真
• 第6章 现代LNG船惰气系统的仿真研究
• 6.1 LNG船舶惰性气体
• 6.1.1 船用惰性气体定义
• 6.1.2 惰性气体成分
• 6.1.3 对惰性气体的要求
• 6.2 母型船惰气系统
• 6.3 惰气系统仿真
• 6.3.1 惰气系统中设备仿真
• 6.3.2 报警系统
• 6.3.3 惰气系统操作仿真
• 第7章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 研究生履历