液化天然气(Liquefied Natural Gas)船(以下简称LNG船)是专门用于运输液化天然气的船舶,LNG船在运营过程中,液货围护系统是保障其安全、高效、经济的重要结构。由于货物的特殊性,液货舱内外的巨大温差将导致环境的热量不断流入到液舱,造成液货蒸发损失的同时也增加液货舱压力并威胁到船舶的航行安全。另外,围护系统专用安装平台是保证LNG船顺利建造的关键结构,而对于Mark-III型LNG船安装平台及其围护系统的研究在国内基本为空白。因此,研究此类LNG船安装平台结构强度以及低温下围护系统的绝热性能和蒸发率对于实船的设计与建造具有重要意义。本文以容积为130m~3的Mark-III型LNG船模拟舱围护系统(以下简称模拟舱)以及安装平台为研究对象,对模拟舱在低温下的绝热性能和其专用安装平台的结构强度开展了一系列的理论与试验研究,主要内容可概述为:(1)设计模拟舱的低温试验测试方案,对试验中采用的设备仪器进行选型,介绍了数据采集系统和试验测试流程。参考试验流程合理设计传感器的安装位置以及试验管路系统。并根据模拟舱与实船的差异得到了蒸发率理论修正公式,为蒸发率的修正提供基础;(2)对模拟舱进行低温性能测试,得到模拟舱围护系统在预冷过程中绝热层的温度分布和额定充注率下的液货蒸发量数据。并利用蒸发率修正公式将试验蒸发量转化为蒸发率后加以修正,得到实船的蒸发率。通过预冷情况的温度分布情况和蒸发率修正数据验证模拟舱液货围护系统的绝热性能;(3)以有限元软件Ansys Fluent为工具,分别建立计算模型,对模拟舱在低温试验预冷过程中的温度变化和蒸发率进行模拟仿真计算,得到了预冷过程中绝热层的温度分布以及模拟舱蒸发率的数值解,并对计算结果与试验结果进行比较分析,以验证有限元方法对于此类问题研究的适用性;(4)根据模拟舱围护系统的结构特点和安装要求设计出一套能够满足使用要求的安装平台结构形式。以有限元软件Ansys Workbench为工具,建立三维模型,对各个典型工况进行屈曲强度分析,并对安装平台构件在不同工况下的强度进行了校核。对安装平台的典型伸缩梁系统进行了强度试验,测量其在正常工作状态下形变和应力值,并与同工况下的计算结果进行对比分析。