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振動環境下液化氣容器內熱力過程數值模擬研究

關注熱度:6829??來源:新能源學術論文??作者:熊庭
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【摘要】: 由于液化氣體在儲運過程中具有安全隱患,火災爆炸事故時有發生,事故的主要原因有液化氣容器暴露在熱環境下(如火焰包圍、太陽暴曬等)、容器泄漏(如壁面裂縫、閥門壓力故障等)、容器受到沖擊振動等等。本文主要對液化氣在運輸過程中振動環境下罐內熱力過程進行了分析,得出了一些結論。 本文先建立了液化氣罐在振動情況下的預備數學物理模型,然后建立了一個完整的物理數學模型。該模型包括以下四個部分: (1)振動導致的容器運動,分析運動過程中,飽和液體和氣罐的相對運動以及對罐內壓力的影響。 (2)由于壓力變化導致的飽和液體的相變。 (3)根據經驗公式計算過熱液中氣泡的生長和消失。主要利用質量守恒定律分析飽和液體的傳質過程。 (4)計算由于氣泡的生長和消失導致的容器內壓力的變化。 在建立數學模型的基礎上,用商業CFD軟件CFX模擬在振動過程中罐內介質的相變,分析氣液體積分數變化情況,罐內的壓力變化情況。根據這些數據進一步分析罐的振動頻率和液體的填充量對汽化速率和壓力波動的影響,得出一些趨勢性結論,為液化氣的安全儲運提供理論參考依據。
【關鍵詞】:液化氣 振動 氣泡CFX
【學位授予單位】:武漢理工大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2007
【分類號】:TQ019
【目錄】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-7
  • 第1章 緒論7-15
  • 1.1 課題背景7-8
  • 1.2 課題相關的國內外研究現狀8-13
  • 1.2.1 國外研究概述8-10
  • 1.2.2 國內研究概述10-11
  • 1.2.3 液化氣罐內飽和液體熱力過程分析11-13
  • 1.3 本文的主要工作及意義13-14
  • 1.4 本章小結14-15
  • 第2章 CFD數值模擬方法15-25
  • 2.1 計算流體動力學概述15-16
  • 2.2 流體動力學控制方程及湍流模型16-18
  • 2.3 常用的離散化方法18-20
  • 2.3.1 有限差分法18-19
  • 2.3.2 有限元法19-20
  • 2.3.3 有限體積法20
  • 2.4 邊界條件20-22
  • 2.5 CFD的求解過程22-23
  • 2.6 關于CFX23-24
  • 2.7 本章小結24-25
  • 第3章 預備物理數學模型25-29
  • 3.1 預備性模型的物理描述25
  • 3.2 預備性物理模型的數學描述25-28
  • 3.3 本章小結28-29
  • 第4章 振動環境下飽和液體相變和運動的數學模型29-50
  • 4.1 壓降的形成機理29
  • 4.2 容器和液體相對運動過程分析29-31
  • 4.3 壓力突降時氣泡的生長31-37
  • 4.3.1 氣泡的形核31-32
  • 4.3.2 氣泡的生長32-37
  • 4.4 振動中波在氣液兩相中的傳播37-41
  • 4.4.1 降壓波和消失波的數學模擬37-38
  • 4.4.2 平面氣泡消失波在氣液兩相介質中傳播速度的計算38-41
  • 4.5 平面氣泡消失波在傳播過程中的能量變化41-48
  • 4.6 由消失波引起的罐內壓力的變化48-49
  • 4.7 本章小結49-50
  • 第5章 數值模擬過程及結果分析50-62
  • 5.1 幾何模型建立與網格劃分50-52
  • 5.2 模型的選擇52
  • 5.3 邊界條件和初始條件選擇52-53
  • 5.4 計算結果及分析53-61
  • 5.4.1 不同振動周期下罐內汽液相變和壓力變化情況53-57
  • 5.4.2 相同振動周期不同飽和液體填充量情況下罐內壓力變化情況57-61
  • 5.4.3 飽和液體相變規律和壓力峰值的關系61
  • 5.5 本章小結61-62
  • 第6章 全文總結及展望62-64
  • 6.1 論文總結62
  • 6.2 有待深入研究和解決的問題62-64
  • 致謝64-65
  • 參考文獻65-68
  • 攻讀碩士學位期間參加的科研項目和發表的論文68


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關鍵詞: 液化氣

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