LNG储运安全保障技术发展与展望

中国作为液化天然气(LNG)进口大国主要通过LNG运输船运至沿海地区的LNG接收站,经气化后向内陆地区通过管道进行输送,其中,储罐和高压泵等储运关键设备发挥着核心支撑作用。本文阐述了LNG从船运到LNG接收站再进入管线输送过程中所涉及的LNG储运技术与关键设备发展状况,分析了LNG船运过程传热与蒸发抑制技术,储存、冷凝及气化等静设备以及长管线输送动力设备等关键设备的研发难点,讨论了LNG管线安全输送保障技术。提出了要进一步加强理论研究和关键技术突破,重点研发LNG储运关键设备,确保LNG储运过程的安全可靠性,实现LNG储运关键设备全部国产化和能源重大工程的自主可控发展。

不同口环密封结构对转子动力学特性的影响

为了研究不同形式密封结构对高速离心泵密封动力学特性的影响,通过数值计算的方法对环形密封、迷宫密封、轴向槽型密封3种不同形式的密封结构在相同边界条件下的泄漏量、刚度阻尼特性和密封内流特性等方面进行了研究。研究结果表明:迷宫密封的密封效果最好,环形密封次之,轴向槽型密封最差;轴向槽型密封的泄漏量比迷宫密封高出34%。然而,轴向槽型密封的主刚度系数和主阻尼系数较迷宫密封高出1倍以上,密封动力学特性最好;且轴向槽型密封可以减弱密封内部环流,减弱进口预旋速度。

水力旋流阀内部固液两相流动特性研究

为了研究水力旋流阀在城市管道污水流动中的固液两相流动特性,基于瞬态不可压缩流动的N-S方程和重整化群RNG k-ε湍流模型,耦合颗粒轨迹追踪模型,采用MATLAB编程处理初始边界颗粒分布模型,分析了颗粒质量浓度(5%,10%,15%)对水力旋流阀进出口压降、出口质量流量、内部流场颗粒的运动轨迹分布、颗粒的空间位置及液相速度流线分布的影响。结果表明:随着颗粒浓度增加,出口质量流量呈现减小趋势(52.2~53.2 kg/s),进出口压降线性增加,颗粒浓度影响水力旋流阀的截流特性;当颗粒质量浓度在15%以内,颗粒在水力旋流阀流场中具有很好的跟随性;通过试验验证发现,水力旋流阀内部产生了绕某一中心旋转的气带,该旋流气带可以作用到水力旋流阀出口管道内部,起到截流作用;水力旋流阀通过特有的气带特性,有利于污水管道截流控制的技术发展,具有较高的应用价值。

倾斜蜗舌对多翼离心通风机内部非定常流动及噪声特性的影响

以不同倾斜蜗舌的多翼离心通风机为研究对象,采用数值模拟方法,对风机内部流动特性以及气动噪声进行了非定常计算,讨论了倾斜蜗舌结构对多翼离心通风机内流场和噪声的影响。结果表明:蜗舌附近的压力分布随着蜗舌半径的增大而减小;对蜗舌处压力脉动和三维涡量的分析表明,倾斜蜗舌结构和合理的蜗舌间隙比减低了蜗舌和蜗壳出口附近局部流动损失;在设计工况下,采用蜗舌倾斜角为14.7°的改进模型,其出口处可降低噪声2.5 dB。因此,采用倾斜蜗舌结构可以有效改善离心通风的流动状况,减低流动损失和降低噪声。

阀体间隙对球阀性能和内部流场分布的影响

为了研究阀体间隙对于管道球阀性能和内部流动特性的影响,基于有限体积法和标准k-ε湍流数值模型,对管道球阀含有间隙和不含有间隙的流道模型进行三维数值模拟计算.结果表明:无论是含有间隙和不含有间隙的管道球阀流道模型,球阀的流量系数特性、阻力系数特性、空化系数特性,都是在球阀开启角度40°~50°时发生转变;此时,截面YOZ压力存在压力局部位置较大的集中区域以及旋涡分离现象,会形成2个大小基本相同且对称分布的旋涡.含有间隙的球阀模型,阀体间隙影响管道下游的流动分布(压力分布、速度分布以及涡分布),流动更加复杂.同时,阀门开度对阀门过流截面上的压力分布也有一定的影响.在进行球阀性能精确预测时,不可以进行简化处理,必须考虑间隙对球阀性能和内部流场分布的影响.

不同颗粒属性下旋流阀固液两相管道流动特性

采用欧拉-拉格朗日方法,对自行设计的旋流阀进行三维数值模拟,重点分析小颗粒粒径(10μm)和大颗粒粒径(200μm)2种颗粒共存时,不同颗粒密度(1900,2300,2650 kg/m3)下,旋流阀内部的流动特性、管道出口流量和压力损失系数.结果表明:旋流阀内部流场会产生偏离基圆中心的偏心旋流速度场和压力场,在偏心压力场中心会形成局部低压.由于压力能的减小,使得流体速度增加,产生了旋流加速.旋流阀的存在,使得管路中产生了大小不同的涡旋,在旋流阀出口,涡旋的延伸区域中,颗粒的含量减少.小粒径颗粒从流体获得的速度较大;颗粒密度越大,阻力系数越大,能量损失越大.较高的旋流速度,降低了颗粒在管路中的含量,有助于管道颗粒物迁移.通过试验测试可以发现,由于旋流阀的存在,在其内部形成了旋流气柱;在旋流阀及其系统中,含有的杂质会在旋流的作用下旋转起来;这在一定程度上验证了数值模拟中旋流阀的低压分布和旋流加速特性.

动态风工况下复杂地形风电场流场多尺度仿真

首先在秒级风速数据的基础上构建动态风速函数模拟真实风速工况,同时基于高程数据构建某真实复杂地形的三维结构图。基于格子玻尔兹曼方法并结合自适应格子排布,对复杂地形风电场非定常流场进行数值计算,得到该风电场的风资源分布。之后在典型位置布置2台2 MW风力发电机,考虑真实风力机叶片的动态旋转计算风力机及真实复杂地形在动态风工况下的流场。研究实际复杂地形和动态风速下风电场的风速分布及尾流结构演变规律。结果表明:该方法可实现对复杂地形在动态来流风速作用下的风资源分布预测,并考虑风力机小尺度尾流结构实现对真实风电场流场的多尺度仿真。

锥形喷动床中液桥力对湿颗粒流化运动的影响

采用数值模拟的方法研究液桥力的两个因素含水量和接触角对喷动床中湿颗粒的流化特性、颗粒温度和颗粒浓度的影响。研究表明流化颗粒的数量随着喷动床高度的增加而增加。当含水量为0时,喷动床喷泉区域没有出现颗粒团聚的现象;当含水量的增加,Z方向的流速先增大后减小,在喷泉区域出现明显的团聚现象。当接触角增大时,喷泉区Z方向的流速先减小后增大,接触角为30°时流速最小。接触角越大,核心高温区域越靠近喷射区域。当接触角为30°时,颗粒运动阻力达到最大值,随气流从床层逸出的颗粒数量最少。