由于LNG为低温液体（常压下111K）,在投产运行时,若直接进入处于常温状态下的管线,与LNG接触的管线在较短时间内会出现极大的温降。当温降速率过大,会产生较大热应力,导致管线、阀门或连接部位产生损坏。因此在LNG进入管线之前,对管线预冷是保证接收站安全投产的前提。而国内外对大口径管线预冷的研究较少,且均未考虑重力及浮升力对预冷换热的影响。本文将从理论分析、数值模拟和实例验证三个方面,对LNG卸料管线在预冷过程中温度场变化规律以及相关参数的影响规律展开研究,主要研究内容和结论如下:（1）对预冷换热过程进行理论分析,建立数学计算模型,通过Matlab编程计算管线温度分布。计算结果与实际预冷结果存在误差,不能反映预冷过程中管线顶底温差的变化。（2）为准确研究预冷过程管线温度分布,利用数值计算软件Fluent软件,建立三维卸料管线模型,考虑重力作用及浮升力对管线预冷过程进行数值模拟。根据Gr/Re²以及Petukhov判定式计算结果,确定大口径卸料管线预冷换热为混合对流换热。同一截面密度大温度低的氮气在管线底部,管壁出现明显顶底温差,重力方向温度逐渐降低,温度最低出现在管道中下部;预冷过程中,入口段温降快,对流换热系数大,充分发展段局部对流换热系数基本不变;截面出现二次流,在管壁处换热后的氮气向上流动,Y轴（重力方向）速度分布不对称,管道底部速度高于顶部,在管顶近壁处速度分布出现较大梯度。（3）采用控制变量法对影响管线预冷换热的参数如氮气入口温度、氮气质量流量、压力、管线直径等分析不同参数对预冷速率及顶底温差的影响,根据影响因素分析结果对卸料管线氮气预冷过程提出优化方案。影响因素分析结果表明,入口温度越低,质量流量越大、管线温降速率越快,顶底温差也越大。相同质量流量下,压力相比质量流量对入口温度影响较小,但温降速率与压力呈反比,顶底温差与压力呈正比。管径越小,顶底温差越小,预冷速度越快。在实际预冷中,建议入口温度与管壁间温差为30K,入口流速为0.5-0.6m/s,压力不易过高。（4）利用量纲分析法,对影响对流换热因素分析,得出努赛尔数是雷诺数Re、普朗克数Pr与格拉晓夫数Gr的函数。根据数值计算结果拟合努赛尔计算关联式,Nu（28）3.25143e^-15Re^-0.77705Pr^-119.88877Gr^0.38676。（5）建立BOG预冷模型,从预冷速度、顶底温差大小、经济性与风险性四个方面与氮气预冷进行对比,建议接收站投产前管线首次预冷采用氮气预冷。（6）对卸料管线膨胀弯处温度分布进行数值模拟,结果表明:氮气经过膨胀弯后,由于在弯管处氮气受到离心力影响,管内扰动增加,截面氮气换热加强,顶底温差与直管段相比较小,而预冷速率增加。在预冷过程中,增加管内氮气的扰动可以减小管线顶底温差。