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随着能源与环境问题的日益突出,天然气作为新型清洁能源得到了各国的广泛关注。目前,天然气的运输主要有管道运输和LNG储罐运输两种方式,随着技术的成熟,LNG储罐储运得到了广泛的应用。由于天然气属于易燃易爆的化学品,在储运过程中泄露会造成严重的后果,因此对LNG无损储运过程进行研究,分析影响无损储运过程中罐内升压的因素,从而有效控制储罐内压力的上升是非常必要的。本文主要研究工作即是采用数值模拟方法对LNG储罐无损储运过程进行研究,具体研究内容如下:(1)根据物性参数表数据,运用MATLAB软件对随温度变化的低温LNG等流体的热物性参数进行了多项式拟合;在此基础上对LNG储罐内气液两相流动、传热及蒸发过程建立数学分析模型,通过对涉及的蒸发冷凝源项方程进行UDF编程,并导入FLUENT软件,建立起了低温液体无损储运过程直接模拟的CFD分析模型;以250 m~3卧式液氮储罐的无损储运过程实验结果验证了所建立的模拟分析模型的正确性。(2)利用建立的CFD分析模型,首先对250 m~3卧式LNG储罐充液后初始热响应进行了模拟,得到了外界漏热条件下储罐内初始阶段的温度、流场、压力分布情况及规律,同时得到了从初始状态到汽液平衡时的温度、压力变化曲线,分析了储罐内RB对流的形成及影响因素。利用CFD模型分别对不同初始充满率、不同热流密度、不同尺寸的储罐无损储运过程进行了模拟,得到了LNG储运过程中罐内流场、温度、压力分布的直观云图及变化规律。通过对不同条件下的无损储运过程的模拟对比,揭示了储罐内径、漏热热流密度及初始充满率对无损储存时间的影响关系及规律。(3)进一步利用传统热力学模型对250 m~3卧式LNG储罐的无损储运过程中的温度、压力进行了计算,将饱和均质模型、均相表面蒸发模型、三区模型三种模型计算的无损储存时间结果与CFD模拟结果进行了对比,分析了各个热力学模型计算结果与实际的偏差,以及产生偏差的原因。(4)基于CFD模拟分析结果,以及储罐内径、热流密度对无损储存时间的影响关系,建立了一种新型无损储存时间的快速计算模型,并通过两个实例验证了模型的可靠性,为工程实际中计算无损储存时间提供了很大的便利。