LNG Ready方案下的VLOC LNG舱段结构直接计算方法

为满足船舶低硫排放要求,液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)Ready方案应运而生。结合超大型矿砂船(Very Large Ore Carrier,VLOC)LNG舱段的布置和结构特点,提出一种LNG舱段结构直接计算方法,并对该方法的若干要点进行研究,包括模型范围和要求、计算载荷和工况的选择等。以某VLOC为例,运用该方法进行LNG舱段结构的有限元直接计算,计算结果指出LNG舱段需要进行结构加强的关键区域。

FLNG船凝析油舱与LNG舱过渡区域结构强度分析及优化

以一艘船体纵向结构存在突变的FLNG船为研究目标,根据BV规范要求,利用有限元分析技术和VeriSTARHull软件,对目标船凝析油舱与LNG舱之间的结构突变区域的强度进行评估。建立了FLNG舱段的三维有限元模型,根据BV规范确定了计算工况及载荷,对目标船过渡区域的结构强度和应力水平进行了分析。结果表明:应对凝析油舱与LNG舱之间的水平桁、垂直桁根部设置大肘板,以增大根部的剪切面积,降低应力水平;同时采用合理的端部大肘板形式,并在端部大肘板处开洞,以减轻结构重量;对于内甲板过渡结构,由于结构较为冗余,因此取消靠近舷侧的两根甲板纵桁,以满足结构轻量化的要求。本文研究可为我国大型FLNG设计尤其是对FLNG船舱存在结构突变过渡区域的设计提供借鉴。

新薄膜型LNG舱将问世

法国大西洋船厂正在建造世界第一艘采用混合型(CS1)液化天然气(LNG)舱(舱容7．4万立方米)的LNG船。该船预定于2004年10月建成。日本、韩国也正在进行研究和开发类似产品。

基于有限元法的LNG舱罐体下加强结构强度设计

利用结构分析软件MSC Patran/Nastran,对某集装箱船的LNG罐舱结构建立有限元模型,对罐体支承结构进行在各种组合工况下的受力分析和强度计算,校核并完善加强设计方案,满足相关规范的要求,保证结构强度。

基于三圆轨迹规划的MARKⅢ型LNG薄膜舱波纹板机器人焊接

MARKⅢ型LNG薄膜舱波纹板的焊接质量是LNG船建造成功与否的关键之一。为了实现MARKⅢ型LNG薄膜舱1.2mm厚304L不锈钢波纹板的机器人焊接,研究了基于“三圆”连接构思的波纹板机器人焊接的轨迹规划模型,通过模型计算了沿波纹板轨迹焊接过程中的焊枪位置和焊枪姿态坐标,并对模型和计算的结果进行了仿真验证;在此基础上,进行了不锈钢波纹板机器人搭接焊的脉冲等离子弧焊的工艺优化研究。结果表明:本文建立的波纹板机器人焊接的“三圆”轨迹规划模型以及基于该模型计算的焊枪位姿坐标准确;基于模型和计算,结合优化后的脉冲等离子弧焊工艺参数,实现了焊缝成形良好的MARKⅢ型LNG薄膜舱1.2mm厚304L不锈钢波纹板搭接的机器人焊接,焊缝成形达到了法国GTT公司标准文件中提供的成形尺寸标准。

7000车双燃料汽车滚装船LNG储存罐舱支撑结构设计

双燃料汽车滚装船LNG储存罐舱位于双层底和最低层车辆甲板之间,导致车辆舱支柱无法延伸到双层底,而是作用于LNG储存罐舱顶甲板和前舱壁区域。该区域支撑结构承受较大的垂向载荷,在规范设计的基础上,通过全船有限元计算和局部疲劳强度分析,采用双横梁加强和支柱与舱壁分离的柔性化设计思路进行优化改进,最终确定支撑结构大小和型式,对类似船型的结构设计有一定的参考价值。

薄膜型LNG液舱晃荡压力与结构响应试验

影响薄膜型LNG船大型化的一个关键问题是严重的液舱晃荡冲击压力以及由此引起的复杂和危险的结构动响应,至今模型试验是研究此类问题的最重要的方法。本文以某大型LNG船尺度较大和运动较剧烈的2号液舱为研究对象,设计了精细的三维晃荡试验模型,通过不同载液水平的系列规则和不规则运动激励的晃荡试验研究晃荡冲击压力特性;基于薄膜型液舱围护系统结构性能计算结果,设计四边简支铜板格分析液舱围护系统结构弹性效应;另外,还利用浪高仪测量液舱波面运动情况。试验结果表明不论规则运动激励,还是不规则运动激励,晃荡冲击压力幅值均表现出明显的随机性,工况可能产生远大于单自由度运动工况的晃荡冲击压力。晃荡冲击压力、应力和波面测量结果可为验证晃荡数值方法和液舱围护系统结构设计提供依据。

双燃料油船LNG C型舱鞍座区域温度场分析

目前LNG C型舱已广泛应用于船舶燃料维护系统设计。本文针对双燃料油船LNG C型燃料舱的传热特点,运用传热学的基本原理,提出基于热传导、热对流等传热方式下的三维有限元温度场计算方法,并以某型双燃料油船为例,分析鞍座及附近船体结构的温度变化情况和应力场计算结果,基于适用的规范要求,为准确选择LNG C型燃料舱鞍座区域的船体结构材料提供依据。

FPSO船与低充水率下LNG液舱晃荡耦合运动的数值模拟（英文）

应用数值模拟方法对FPSO船舶运动与LNG液舱晃荡耦合问题进行了研究．这种全耦合问题的研究基于开源平台OpenFOAM开发的船舶与海洋工程水动力CFD求解器——naoe-FOAM-SJ-Tu进行计算．液舱内部流场与外部流场同时求解．采用带有两个LNG液舱的FPSO船作为对象进行数值模拟，船舶放开3个自由度运动，并在90。浪向的规则波中进行模拟．液舱充水率为20％～20％，低于船外自由水面高度．这种低充水率的液舱会大大减少船舶的横摇运动，并且舱内的流体情况较为复杂．考虑了4种不同的入射波频率下船舶的运动，与实验结果进行了对比．数值模拟结果与实验结果对比吻合良好，验证了数值求解方法的可靠性．还对大波高情况下带有低充水率LNG液舱的船舶运动进行了数值模拟分析．在船舶运动与液舱晃荡全耦合情况下．观察到了液舱内流体的剧烈晃荡和舱壁的脉冲压力．

考虑晃荡效应的独立B型LNG液舱结构多目标优化

独立B型LNG液舱内部设置舱壁板材及多种桁材,有效缓解了液舱晃荡效应。针对晃荡载荷下的独立B型LNG液舱结构多目标优化,利用规范中的公式计算晃荡载荷,并引入液舱晃荡系数,以期综合反映液舱内部构件对晃荡特性的影响,在此基础上进一步建立以液舱结构重量和液舱晃荡系数为目标的多目标优化模型,采用多目标遗传算法(NCGA),计算得到改进的独立B型LNG液舱结构设计方案。

独立B型LNG船液舱晃荡强度分析方法

为了保证液舱舱容大且无装载限制的新型独立B型LNG船在晃荡载荷下的强度满足使用要求,提出液舱结构晃荡强度直接分析方法。采用规范公式确定液舱晃荡载荷,根据该方法对液舱模型进行粗网格分析,进行典型区域横摇工况下超出应力许用值的精细网格分析。结果表明,该方法可以对独立液舱晃荡强度进行有效评估,其中的精细网格计算结果可真实反映高应力梯度区域的应力情况。分析结果可为液舱晃荡强度评估、液舱结构优化以及同类LNG船的设计开发提供参考。

MARK Ⅲ型LNG模拟舱结构安全评估及优化设计

液化天然气(LNG)运输船的建造技术复杂,货物维护系统(CCS)种类繁多,船上LNG常采用低温高压的储藏方式,该方式对储舱结构强度以及货物维护系统的变形要求非常高。文章采用有限元方法,对根据行业规范设计的MARK Ⅲ型LNG模拟舱结构进行结构强度安全性评估,并在满足LNG模拟舱结构承载能力要求的基础上,对MARKⅢ型LNG模拟舱进行结构优化设计研究,为今后MARK Ⅲ型LNG运输船的船体结构设计和优化提供可靠的技术支撑。

基于熵产理论的LNG液舱分层翻滚过程及特征研究

采用数值模拟的方法,结合熵产理论分析了LNG翻滚过程中的传热传质特性。计算结果表明,该过程主要包括四个阶段:孕育阶段、翻滚阶段、平复阶段和稳定阶段。在此基础上研究了初始密度差对LNG翻滚过程的影响,定义了平均粘性耗散熵产来进行翻滚强度分析,确定了LNG翻滚临界密度差。同时研究了不同载液率对翻滚的影响。结果表明,对于30%H、60%H、90%H载液工况,其临界密度差分别为1、1、6 kg·m^(-3)。该结果可为预防LNG液舱内发生翻滚提供相应的依据。

LNG罐舱综合放样

本文简介LNG的特性、储存方式及我司建造的G3020船LNG罐舱及其通风系统的布置研究。

液舱旋转射流惰化模拟及优化

为探究气体惰化机理,提高惰化过程效率,对卧式椭球状LNG液舱的气体惰化过程进行数值模拟与优化。采用从椭球状液舱端部直流射流、旋转射流和混合射流的进气方式,分析气体射流流场结构和惰化效果,探究不同进气方式对惰化过程影响的机理,并提炼其惰化优化方案。结果表明:在进气流量一定时,旋转射流的惰化效果优于直流射流和混合射流,这是由于旋转射流会产生更大的进气扩张角,可大幅减少惰化死角的存在,有利于在储罐内部形成推移式惰化;旋转射流相对直流射流可节省40.4%氮气量和惰化时间,相对混合射流可节省26.2%氮气量和惰化时间。旋转射流优化方案可减少氮气耗量并节省惰化时间,提高惰化过程效率,具有较高的经济性,对于实际LNG液舱的气体惰化过程具有重要指导意义。

85kDWT双燃料散货船LNG作为主燃料与续航力的影响分析

针对以液化天然气(LNG)作为85kDWT双燃料散货船主燃料使用,研究和分析LNG储存舱舱容和船舶续航力的计算方法,得出主燃料为LNG时所配置燃油舱、轻柴油(MGO)舱和LNG舱的舱容最小技术参数,满足船舶能效设计指数(EEDI)第三阶段和续航力的要求,为设计人员设计类似船舶的LNG储存舱容积计算提供参考和借鉴。

薄膜型LNG液舱中浮式制荡板的数值模拟研究

薄膜型液舱广泛用于FLNG(浮式液化天然气储存装置)、FSRU(浮式储存和再气化装置)和LNGC等LNG储运装置,液舱晃荡是目前国际上的一个重要的研究热点。晃荡会产生沿舱壁的爬高和冲击,各国研究人员相继提出了各类制荡措施,以确保液舱安全。该文根据港口工程中浮式防波堤的原理,提出在液舱壁面附近安装浮式制荡板的新设想。首先,针对日本学者提出的在液舱中部放置浮式制荡板的方案,建立带有浮式制荡板的二维液舱晃荡数学模型,并与其试验结果进行对比,验证了该数学模型的有效性;然后,采用该数学模型,对文中提出的方案,进行数值模拟和分析,探讨新型浮式制荡装置对制荡效果的影响,为下一步的结构优化和实船应用奠定基础。

基于MPS方法数值模拟三维LNG液舱的晃荡问题

该文基于自主开发的无网格粒子方法求解器MLParticle-SJTU,将MPS方法(moving particle semi-implicit)应用到三维LNG液舱的晃荡问题中,分别研究了LNG液舱在单自由度纵摇和横摇激励下,装载高度和激励频率对液舱晃荡作用的影响。首先,对装载高度为70%H的LNG液舱在单自由度纵摇和横摇激励下的晃荡问题分别进行了数值模拟,并将计算结果与实验结果进行比较,验证了MPS方法的可靠性。其次,对比不同装载高度,不同激励频率下液舱晃荡的拍击压力和流场分布情况,分析了装载高度和激励频率对晃荡作用的影响,并分析了一阶固有频率和共振频率随装载高度的变化规律。数值结果表明:激励频率对晃荡幅度影响较大;当激励频率在一阶固有频率附近时,会发生剧烈的晃荡现象;52.5%H为危险装载高度,在共振频率下,产生的拍击压力最大。